特許 7448357 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】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0583 20100101AFI20240305BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240305BHJP

   H01M 50/409 20210101ALI20240305BHJP

   H01M 50/463 20210101ALI20240305BHJP

   H01M 10/052 20100101ALN20240305BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0583

H01M10/04 Z

H01M50/409

H01M50/463

H01M10/052

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019544260

(86)(22)【出願日】2018-06-20

(86)【国際出願番号】 JP2018023510

(87)【国際公開番号】W WO2019064740

(87)【国際公開日】2019-04-04

【審査請求日】2021-05-28

【審判番号】

【審判請求日】2023-02-20

(31)【優先権主張番号】P 2017190513

(32)【優先日】2017-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】株式会社ＡＥＳＣジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】座間 浩一

(72)【発明者】

【氏名】松丸 康浩

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 良太

【合議体】

【審判長】井上 信一

【審判官】小池 秀介

【審判官】須原 宏光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０３４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４３５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７３９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－８１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８２７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１９８０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－７６４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２４４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H01M 10/00-10/34

H01M 50/40-50/497

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の扁平形状の正極と、
複数の扁平形状の負極と、
前記正極と前記負極との間に設けられた帯状のセパレータと、
積層された前記正極と前記負極と前記セパレータとを収容する外装材と、
前記セパレータの帯の始端又は終端を固定する粘着テープとを有し、
前記正極及び前記負極は、前記セパレータを間に介在させた状態で交互に積層され、
前記セパレータは、前記正極と前記負極との間に介在するようにつづら折りにされており、
前記セパレータのつづら折りの折り目部分は、前記折り目部分から前記負極の端部までが少なくとも予め定められた長さだけ離れるように、設けられており、
前記セパレータは、積層された前記正極及び前記負極のうち、積層方向の最上層に位置する電極の上面の少なくとも一部又は積層方向の最下層に位置する電極の下面の少なくとも一部を、前記セパレータの帯の始端側の部分又は終端側の部分により覆い、
積層方向の最外層に位置する電極を覆う前記セパレータの全体が、前記粘着テープに覆われており、積層方向の最外層に位置する電極を覆う前記セパレータは、前記セパレータの帯の始端側の部分又は終端側の部分である
二次電池。

【請求項2】

前記セパレータは、積層された前記正極及び前記負極である電極群の全周を、前記セパレータの帯の始端側の部分又は終端側の部分を前記電極群に巻き付けることにより覆う
請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記セパレータは、つづら折りの折り目の方向の長さが、前記負極より長い
請求項１又は２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記セパレータは、前記正極及び前記負極の短手方向に往復するように、つづら折りされている
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項5】

前記セパレータは、第１の面と、前記第１の面の裏側の面でありセラミックにより覆われた第２の面を有し、
前記セパレータは、前記セパレータの帯の始端及び終端において、前記第１の面が外側に向いており、前記第２の面が内側に向いている
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項6】

前記セパレータは、第１の面と、前記第１の面の裏側の面である第２の面を有し、
前記第２の面は、予め定められた粘着テープに対する粘着力が前記第１の面よりも低く、
前記セパレータは、前記セパレータの帯の始端及び終端において、前記第１の面が外側に向いており、前記第２の面が内側に向いている
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項7】

前記セパレータは、積層された前記正極及び前記負極のうち、積層方向の最上層に位置する電極の上面の中央部分、又は、積層方向の最下層に位置する電極の下面の中央部分を、覆わない
請求項１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し、特に正極及び負極がセパレータを間に介在させた状態で交互に積層された二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、リチウムイオン二次電池などの二次電池の需要が高まっている。二次電池の一種として、積層型の二次電池が知られている。この積層型の二次電池では、正極と負極がセパレータを間に介在させた状態で交互に積層されている。

【0003】

例えば、特許文献１～４は、帯状のセパレータを、つづら折りにして、正極と負極との間に挟んだ構成を開示している。特許文献１～４に記載された構成では、セパレータは、電極の端部で折り返されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－３２９５３０号公報

【文献】特開２００７－３０５４６４号公報

【文献】特開２０１０－１９９２８１号公報

【文献】特開２０１４－６７６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

セパレータは、熱により収縮することがある。また、セパレータをつづら折りした場合、折り返しの復元力が働く。このようなことに起因して、セパレータの折り返し位置が電極の端部である場合には、次のような悪影響が発生することを発明者は見出した。すなわち、セパレータの収縮によりセパレータの折り目部分が電極を押すこととなり、電極の変形を招くとともに、折り目部分の復元力により積層体が積層方向に膨らんでしまう。

【0006】

特許文献１～４に記載された構成では、セパレータが電極の端部で折り返されているため、折り目部分に起因する上記悪影響が発生してしまうという問題がある。

【0007】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、つづら折りされたセパレータの折り目部分に起因する悪影響の発生を抑制することができる二次電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明にかかる二次電池は、複数の扁平形状の正極と、複数の扁平形状の負極と、前記正極と前記負極との間に設けられた帯状のセパレータとを有し、前記正極及び前記負極は、前記セパレータを間に介在させた状態で交互に積層され、前記セパレータは、前記正極と前記負極との間に介在するようにつづら折りにされており、前記セパレータのつづら折りの折り目部分は、前記折り目部分から前記負極の端部までが少なくとも予め定められた長さだけ離れるように、設けられている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、つづら折りされたセパレータの折り目部分に起因する悪影響の発生を抑制することができる二次電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態にかかる二次電池の概要を示す図である。

【図2】実施の形態にかかる二次電池の主面を上方から見た平面図である。

【図3】実施の形態にかかる二次電池の断面図である。

【図4】実施の形態にかかる二次電池の積層体の上面を上方から見た平面図である。

【図5】実施の形態の応用例１にかかる二次電池の断面図である。

【図6】実施の形態の応用例２にかかる二次電池の断面図である。

【図7】実施の形態の応用例２にかかる積層体の上面を上方から見た平面図である。

【図8】実施の形態の応用例３にかかる積層体の上面を上方から見た平面図である。

【図9】実施の形態の応用例３にかかる二次電池の断面図である。

【図10】実施の形態の応用例３にかかる二次電池の断面図である。

【図11】実施の形態の応用例４にかかる積層体の上面を上方から見た平面図である。

【図12】実施の形態の応用例４にかかる二次電池の断面図である。

【図13】実施の形態の応用例４にかかる二次電池の断面図である。

【図14】実施の形態の応用例５にかかる積層体の上面を上方から見た平面図である。

【図15】実施の形態の応用例５にかかる二次電池の断面図である。

【図16】実施の形態の応用例５にかかる積層体の上面を上方から見た平面図である。

【図17】実施の形態の応用例６にかかる積層体の上面を上方から見た平面図である。

【図18】実施の形態の応用例６にかかる二次電池の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施の形態の概要）
実施の形態の説明に先立って、本発明にかかる実施の形態の概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる二次電池１の概要を示す図である。二次電池１は、複数の扁平形状の正極１００と、複数の扁平形状の負極２００と、正極１００と負極２００との間に設けられた帯状のセパレータ３００とを有する。なお、図１は、積層された正極１００、負極２００、及びセパレータ３００の断面を示している。

【0012】

図１に示すように、正極１００及び負極２００は、セパレータ３００を間に介在させた状態で交互に積層されている。また、セパレータ３００は、正極１００と負極２００との間に介在するようにつづら折りにされている。ここで、セパレータ３００のつづら折りの折り目部分は、折り目部分から正極１００の端部まで及び折り目部分から負極２００の端部までが少なくとも予め定められた長さＬだけ離れるように、設けられている。

【0013】

なお、図１に示した例では、正極１００と負極２００は、幅が同じであるが、一般的には負極２００の幅が正極１００の幅よりも長い構成となる。この場合、幅が長い電極（負極２００）の端部からセパレータ３００の折り目部分までの距離がＬだけ離れることとなり、幅が短い電極（正極１００）の端部からセパレータ３００の折り目部分までの距離がＬ’（ただし、Ｌ’＞Ｌ）だけ離れることとなる。また、図１に示した例では、２枚の正極１００と３枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数は一例であることは言うまでもない。

【0014】

セパレータ３００は、使用環境の気温による熱、及び放電や充電に伴う発熱などにより、加熱される。このため、セパレータ３００は、熱による収縮が発生することがある。このため、セパレータ３００の折り目部分が電極の端部にある場合、すなわち、電極の幅に合わせて折り目が形成されている場合、セパレータ３００の収縮によりセパレータ３００の折り目部分が電極を押すこととなり、電極が変形してしまう。これに対し、二次電池１では、折り目部分が電極から少なくとも距離Ｌだけ離れている。このため、セパレータ３００が収縮しても、距離Ｌだけの余裕があるため、セパレータ３００の折り目部分による電極の圧迫が抑制される。

【0015】

また、帯状のセパレータ３００を折り目部分で折り曲げているため、折り目部分の復元力が発生する。すなわち、折り重なったセパレータ３００が積層方向（図１の上下方向）の外側に広がるよう作用する力がセパレータ３００に働く。このため、セパレータ３００の折り目部分が電極の端部にある場合、折り目部分の復元力により、正極１００、負極２００、及びセパレータ３００からなる積層体が積層方向に膨らんでしまう。これに対し、二次電池１では、折り目部分が電極から少なくとも距離Ｌだけ離れている。このため、正極１００及び負極２００にかかる復元力が低減し、積層体の積層方向の膨らみを抑制することができる。

【0016】

したがって、以上説明したとおり、二次電池１によれば、つづら折りされたセパレータ３００の折り目部分に起因する悪影響の発生を抑制することができる。

【0017】

（実施の形態の詳細）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図２及び図３は、実施の形態にかかる二次電池１の構成を示す模式図である。図２は、二次電池１の主面（扁平な面）を上方から見た平面図である。また、図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ切断線による断面図である。ただし、図３では、二次電池１の積層体１０の断面を示し、外装材２０の図示は省略している。また、図３に示した例では、２枚の正極１００と３枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数はこれに限られない。

【0018】

実施の形態では、二次電池１は、積層型のリチウムイオン二次電池である。二次電池１は、正極１００と負極２００とがセパレータ３００を介して交互に積層された積層体１０と、外装材２０とを備えている。積層体１０は電解液（図示せず）と共に、外装材２０に収納されている。積層体１０及び外装材２０の上面から見た形状は、実施の形態では、図２に示されるように長辺及び短辺を有する略矩形である。

【0019】

また、正極群１００には正極端子１０１の一端が接続され、負極群２００には負極端子２０１の一端が接続されている。正極端子１０１の他端側および負極端子２０１の他端側は、図２に示すようにそれぞれが外装材２０の外部に引き出されている。詳細には、正極端子１０１及び負極端子２０１は、いずれも外装材２０の同一の短辺から外側に突出している。正極端子１０１として、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金を用いることができる。また、負極端子２０１として、例えば、銅や銅合金あるいはそれらにニッケルメッキを施したものなどを用いることができる。

【0020】

外装材２０は、積層された正極１００と負極２００とセパレータ３００、すなわち積層体１０を収容する。外装材２０は例えばラミネートシートであるが、缶ケースであってもよい。外装材２０は、基材となる金属層の表裏面に樹脂層が設けられている。金属層には、例えば、アルミニウムなどの金属箔が用いられる。外装材２０の内側、すなわち積層体１０側の面には、例えば、ポリプロピレンなどの樹脂層が設けられている。この外装材２０の内側の樹脂層は、外装材２０の金属層と積層体１０の電極とを電気的に絶縁する。また、外装材２０の外側には、例えば、ナイロンなどの樹脂層が設けられている。なお、外装材２０の金属層及び樹脂層の上述の素材は、一例であり、他の素材が用いられてもよい。

【0021】

次に、積層体１０の詳細について、図３を参照しつつ説明する。なお、図３は、積層体１０について模式的に示しているため、図３に示される正極１００、負極２００、及びセパレータ３００の厚さ（すなわち、積層方向（図３の上下方向）の長さ）は、これらの実際の厚さについての関係を示すものではない。

【0022】

上述の通り、積層体１０は、電解液とともに、外装材２０内に収容される。なお、実施の形態では、この電解液は、非水電解液である。電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類や、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネート類や、脂肪族カルボン酸エステル類や、γ－ブチロラクトン等のγ－ラクトン類や、鎖状エーテル類、環状エーテル類、などの有機溶媒のうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができる。さらに、これらの有機溶媒にリチウム塩を溶解させることができる。

【0023】

積層体１０は、正極群１００と負極群２００と帯状の１つのセパレータ３００とを有する。正極１００及び負極２００は、それぞれ略矩形の扁平形状をしており、セパレータ３００を間に介在させた状態で交互に繰り返し積層されている。

【0024】

シート状の複数の正極１００のそれぞれは、正極用の活物質（正極活物質）の層が両面に形成された正極用の集電体（正極集電体）により構成されている。また、シート状の複数の負極２００のそれぞれは、負極用の活物質（負極活物質）の層が両面に形成された負極用の集電体（負極集電体）により構成されている。なお、正極１００及び負極２００は、矩形形状から突出したリード部を備えており、このリード部が正極端子１０１又は負極端子２０１と接続する。なお、このリード部には、活物質が形成されていない。

【0025】

正極集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金等を用いることができる。負極集電体としては、例えば、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金を用いることができる。

【0026】

正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_{（１－ｘ）}ＣｏＯ_２、ＬｉＮｉ_ｘ（ＣｏＡｌ）_{（１－ｘ）}Ｏ_２、Ｌｉ_２ＭＯ_３－ＬｉＭＯ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２などの層状酸化物系材料や、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＭｎ_１．５Ｎｉ_０．５Ｏ_４、ＬｉＭｎ_{（２－ｘ）}Ｍ_ｘＯ_４などのスピネル系材料、ＬｉＭＰＯ_４などのオリビン系材料、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＳｉＯ_４Ｆなどのフッ化オリビン系材料、Ｖ_２Ｏ_５などの酸化バナジウム系材料などが挙げられ、これらのうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができる。

【0027】

負極活物質としては、例えば、黒鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなどの炭素材料や、リチウム金属材料、シリコンやスズなどの合金系材料、Ｎｂ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２などの酸化物系材料、あるいはこれらの複合物を用いることができる。

【0028】

なお、実施の形態では、積層ずれによる負極２００の表面や端面へのＬｉ析出を抑制するため、負極２００は正極１００よりも面が広い。すなわち、図３に示すように、負極２００は正極１００よりも幅が、両端においてそれぞれＬｄだけ長い。

【0029】

正極１００と負極２００との間には、帯状のセパレータ３００が設けられている。したがって、正極１００と負極２００は、セパレータ３００を挟むようにして積層されている。なお、帯状のセパレータ３００の長手方向の両端のうち一端については始端と称されることがあり、その場合に、セパレータ３００の長手方向の両端のうち他端については終端と称されることがある。また、帯状のセパレータ３００の長手方向の両端のうち一端については終端と称されてもよく、その場合には、セパレータ３００の長手方向の両端のうち他端については始端と称されることがある。

【0030】

セパレータ３００は主に樹脂製の多孔膜、織布、又は不織布等により形成されている。セパレータ３００に用いられる樹脂材料として、例えばポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、またはナイロン樹脂等を用いることができる。また、実施の形態では、セパレータ３００の一方の面は、ＴｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３などの絶縁性のセラミックを含む層が形成されている。セパレータ３００は、正極１００と負極２００との間のイオン伝導性を確保しつつ、正極１００と負極２００とを分離している。実施の形態では、上述の通り、セパレータ３００の一方の面がセラミックに覆われているため、二次電池１の異常な発熱などによりセパレータ３００の樹脂層が溶けたとしても、セラミック層により正極１００と負極２００との短絡を抑制することができる。

【0031】

セパレータ３００は、図３に示すように、正極１００と負極２００との間に介在するようにつづら折りにされている。つまり、セパレータ３００は、正極１００と負極２００との間を縫うように、ジグザグに折れ曲がって配置されている。実施の形態では、より詳細には、積層体１０の電極群の最下層に位置する電極（図３に示した例では最下層に位置する負極２００）の下面において、帯状のセパレータ３００の始端が粘着テープ４０１により、この下面に固定されている。そして、セパレータ３００は、最下層から順に、上位の層に向けて、つづら折りになっている。このようにして、積層体１０の各層の電極の上面及び下面が覆われている。

【0032】

また、セパレータ３００の終端側の部分は、積層体１０の第１の側面、積層体１０の下面、積層体１０の第２の側面、及び、積層体１０の上面を覆う。なお、第１の側面とは、セパレータ３００の一方の折り目部分側の側面であり、図３における左側の側面である。より詳細には、第１の側面とは、最上層から数えて偶数番目に位置する電極（図３に示した例では上から２番目、４番目の電極である正極１００）の上面及び下面を覆うための折り目が存在する側面である。また、第２の側面とは、セパレータ３００の他方の折り目部分側の側面であり、図３における右側の側面である。より詳細には、第２の側面とは、最上層から数えて奇数番目に位置する電極（図３に示した例では上から１番目、３番目、５番目の電極である負極２００）の上面及び下面を覆うための折り目が存在する側面である。つまり、図３に示すように、セパレータ３００を始端側から終端側へと順に見た場合に、セパレータ３００は、つづら折りにより各電極を覆った後、積層体１０（電極群）の第１の側面、積層体１０（電極群）の下面、積層体１０（電極群）の第２の側面、積層体１０（電極群）の上面の順に、積層体（電極群）を覆う。また、セパレータ３００の終端が粘着テープ４０２により、積層体１０の上面でセパレータ３００に固定されている。このように、実施の形態では、セパレータ３００は、積層された正極１００及び負極２００である電極群の全周を、セパレータ３００の帯の終端側の部分を電極群に巻き付けることにより覆っている。

【0033】

ここで、セパレータ３００の帯の始端及び終端において、セラミックに覆われていない面（すなわち、表面が樹脂である面）が積層体１０の外側に向いており、セラミックに覆われている面が積層体１０の内側に向いている。セラミックに覆われた面は、所定の粘着テープ４０１、４０２に対する粘着力が、セラミックに覆われていない面よりも低い。実施の形態では、セラミックに覆われていない面が積層体１０の外側に向いているため、セパレータ３００の端部の外側の面に粘着テープ４０１、４０２を貼り付けてセパレータ３００の端部を固定する場合に、より確実に固定することができる。

【0034】

なお、粘着テープ４０１、４０２としては、任意の素材のテープを用いることができるが、絶縁性及び電解液に対する耐性を備えた素材が好ましい。例えば、粘着テープ４０１、４０２として、ポリプロピレンなどの樹脂製のテープを用いることができる。

【0035】

また、セパレータ３００のつづら折りの第１の側面側の折り目部分は、折り目部分から負極２００の端部までが予め定められた長さＬ１だけ離れるように設けられている。言い換えると、セパレータ３００の第１の側面側の折り目部分は、負極２００の端部から予め定められた長さＬ１だけ離されている。すなわち、セパレータ３００のつづら折りの第１の側面側の折り目部分は、折り目部分から正極１００の端部までがＬ１＋Ｌｄだけ離れるように設けられている。

【0036】

同様に、セパレータ３００のつづら折りの第２の側面側の折り目部分は、折り目部分から負極２００の端部までが予め定められた長さＬ２だけ離れるように設けられている。言い換えると、セパレータ３００の第２の側面側の折り目部分は、負極２００の端部から予め定められた長さＬ２だけ離されている。すなわち、セパレータ３００のつづら折りの第２の側面側の折り目部分は、折り目部分から正極１００の端部までがＬ２＋Ｌｄだけ離れるように設けられている。

【0037】

なお、長さＬ１とＬ２は同じであってもよいし、異なっていてもよい。このように、セパレータ３００のつづら折りの折り目部分は、折り目部分から電極の端部までが少なくとも予め定められた長さ（Ｌ１又はＬ２）だけ離れるように、設けられている。

【0038】

図４は、積層体１０の上面を上方から見た模式的な平面図である。なお、図４においては、図を見やすくするために、正極１００については図示を省略している。帯状のセパレータ３００は、正極１００及び負極２００の短手方向（図４における上下方向）に往復するように、つづら折りされている。そして、帯状のセパレータ３００は、折り畳まれた状態において、電極と同様、矩形となっている。また、セパレータ３００は、折り畳まれた状態において、電極の長辺と略同じ長さの長辺と、電極の短辺と略同じ長さの短辺とを有する。ただし、より詳細には、上述の通り、折り畳まれた状態のセパレータ３００の短辺の長さは、負極２００の短辺の長さ、すなわち負極２００の幅よりも、予め定められた長さ（＝Ｌ１＋Ｌ２）だけ長い。

【0039】

また、実施の形態では、図４に示されるように、セパレータ３００は、つづら折りの折り目の方向（すなわち、図４における左右方向であり、折り畳まれた状態のセパレータ３００の長手方向）の長さが、正極１００及び負極２００の当該方向の長さより長い。詳細には、セパレータ３００の折り目の方向の一端側（図４において、セパレータ３００の左端側）は、負極２００よりも予め定められた長さＬ３だけ長い。また、セパレータ３００の折り目の方向の他端側（図４において、セパレータ３００の右端側）は、負極２００よりも予め定められた長さＬ４だけ長い。なお、正極１００の当該方向の長さは、負極２００の当該方向の長さよりも短い。長さＬ３とＬ４は同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、セパレータ３００は、つづら折りの折り目の方向の長さが、負極２００よりも長いことが好ましいが、負極２００と同じ長さであってもよい。また、折り目の方向の両端のうち片方だけにおいて、セパレータ３００が負極２００より長くてもよい。

【0040】

以上、二次電池１の構成について説明した。上述の通り、セパレータ３００のつづら折りの折り目部分と、負極２００の端部とは、予め定められた長さ（Ｌ１又はＬ２）だけ離れている。このため、セパレータ３００の収縮による電極の圧迫、又は電極群にかかる復元力といった、折り目部分に起因する悪影響の発生を抑制することができる。特に、実施の形態では、セパレータ３００の折り目付近の部分は、積層方向に接合されない状態で、外装材２０に封入されている。すなわち、セパレータ３００の往復方向（すなわち、つづら折りの方向）の外側へ、負極２００から突出したセパレータ３００の部分は、積層方向に接合されない状態で、外装材２０に封入されている。このため、積層方向に接合することによる復元力の抑制は期待できない。これに対し、実施の形態では、折り目部分と、電極の端部とを離すことにより、復元力による影響を低減させている。

【0041】

また、上述の通り、セパレータ３００は、積層された電極群の全周を覆っている。このため、以下に説明するような効果を奏する。上述の通り、外装材２０には樹脂層が設けられており、外装材２０の金属層と積層体１０の電極とは電気的に絶縁されている。しかしながら、例えば、二次電池１の製造段階等において金属粉が混入した場合、この金属粉が外装材２０の樹脂層に突き刺さり、この金属粉を介して、電極と外装材２０の金属層とが短絡する恐れがある。また、さらに、正極１００及び負極２００の製造過程において、集電体を所定の形状に裁断する際、バリが発生することが考えられる。このバリが、外装材２０の樹脂層に突き刺さり、電極と外装材２０の金属層とが短絡する恐れもある。これに対し、実施の形態では、セパレータ３００により電極群が覆われている。すなわち、外装材２０と電極群との間にセパレータ３００が存在する。このため、金属粉及びバリによる、外装材２０と電極との短絡を抑制することができる。

【0042】

また、実施の形態のように電極の形状が矩形である場合、矩形の角部が、外装材２０の樹脂層に突き刺さり、電極と外装材２０の金属層とが短絡する恐れもある。しかしながら、実施の形態では、上述の通り、セパレータ３００は、つづら折りの折り目の方向の長さが、正極１００及び負極２００の当該方向の長さより長い。このため、正極１００及び負極２００の角部が、外装材２０の樹脂層に突き刺さることが抑制される。

【0043】

ところで、セパレータ３００が長ければ長いほど、収縮による影響が大きくなる。すなわち、セパレータ３００の一方の折り目部分から他方の折り目部分までの長さをＸとして、ある温度環境下において、長さＸのセパレータが、長さＸｄだけ縮むとする。この場合、Ｘが大きいほど、Ｘｄも大きくなる。実施の形態では、上述の通り、セパレータ３００は、電極群の短手方向に往復するように、つづら折りされている。したがって、電極群の長手方向に往復するように、つづら折りする場合に比べ、収縮による影響を小さくすることができる。すなわち、折り目部分と電極端部との距離（つまり、Ｌ１又はＬ２）をより短くすることができる。したがって、帯状のセパレータ３００の全長を短くすることができ、セパレータ３００のコストを抑制することができる。

【0044】

また、上述の通り、実施の形態では、セパレータ３００は、第１の面と、この第１の面の裏側の面である第２の面を有している。そして、第２の面はセラミックにより覆われており、そのため、予め定められた粘着テープ４０１、４０２に対する粘着力が第１の面よりも低い。そして、セパレータ３００は、セパレータ３００の帯の始端及び終端において、第１の面が外側に向いており、第２の面が内側に向いている。このため、セパレータ３００の端部を粘着テープ４０１、４０２により確実に固定することができる。

【0045】

次に、上記実施の形態の応用例について説明する。なお、以下の説明では、上記実施の形態と同様の構成については説明を省略し、応用例として、上記実施の形態と異なる点を中心に説明を行う。

【0046】

（応用例１）
つづら折りされたセパレータ３００を用いて電極群の全周を覆う際のセパレータ３００の巻き方として、任意の巻き方を採用することができる。図５は、実施の形態の応用例１にかかる二次電池１の断面図である。ただし、図５では、図３と同様、二次電池１の積層体１０の断面を示し、外装材２０の図示は省略している。また、図５に示した例では、２枚の正極１００と３枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数はこれに限られない。

【0047】

応用例１では、積層体１０の電極群の最下層に位置する電極（図５に示した例では最下層に位置する負極２００）の下面において、帯状のセパレータ３００の始端が粘着テープ４０１により、この下面に固定されている。そして、セパレータ３００は、最下層から順に、上位の層に向けて、つづら折りになっている。ただし、図５に示した例では、図３に示した例とは異なり、最上層の電極（図５に示した例では最上層に位置する負極２００）を覆うためのつづら折りはされていない。すなわち、図５に示した例では、セパレータ３００は、最下層の電極から順に、最上層から数えて２番目に位置する電極までをつづら折りにより覆っている。

【0048】

そして、セパレータ３００の終端側の部分は、積層体１０の第１の側面、積層体１０の下面、積層体１０の第２の側面、及び、積層体１０の上面を覆う。なお、ここで言う第１の側面とは、セパレータ３００の一方の折り目部分側の側面であり、図５における右側の側面である。より詳細には、ここで言う第１の側面とは、最下層から数えて奇数番目に位置する電極（図５に示した例では下から１番目、３番目の電極である負極２００）の上面及び下面を覆うための折り目が存在する側面である。また、ここで言う第２の側面とは、セパレータ３００の他方の折り目部分側の側面であり、図５における左側の側面である。より詳細には、ここで言う第２の側面とは、最下層から数えて偶数番目に位置する電極（図５に示した例では下から２番目、４番目の電極である正極１００）の上面及び下面を覆うための折り目が存在する側面である。つまり、図５に示すように、セパレータ３００を始端側から終端側へと順に見た場合に、セパレータ３００は、つづら折りにより各電極（ただし、最上層に位置する電極の上面を除く）を覆った後、積層体１０（電極群）の第１の側面、積層体１０（電極群）の下面、積層体１０（電極群）の第２の側面、積層体１０（電極群）の上面、積層体１０（電極群）の第１の側面、積層体１０（電極群）の下面の順に、積層体（電極群）を覆う。また、セパレータ３００の終端が粘着テープ４０２により、積層体１０の下面においてセパレータ３００に固定されている。なお、図５に示した例では、セパレータ３００の終端は、積層体１０の下面まで巻かれているが、積層体１０の第１の側面までにとどめてもよい。

【0049】

このように、セパレータ３００により電極群の全周を覆う巻き方としては、種々の巻き方が可能である。

【0050】

（応用例２）
上述した実施の形態及びその応用例では、セパレータ３００により電極群の全周を覆ったが、セパレータ３００は、電極群の外周の一部のみを覆ってもよい。外装材２０と電極とが短絡することを抑制するためには、電極群の外周全体を覆うことが好ましいが、製造の容易性等の観点から、必ずしも電極群の外周全体がセパレータ３００に覆われなくてもよい。

【0051】

図６は、実施の形態の応用例２にかかる二次電池１の断面図である。ただし、図６では、図３と同様、二次電池１の積層体１０の断面を示し、外装材２０の図示は省略している。また、図６に示した例では、２枚の正極１００と３枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数はこれに限られない。

【0052】

応用例２では、積層体１０の電極群の最下層に位置する電極（図６に示した例では最下層に位置する負極２００）の下面において、帯状のセパレータ３００の始端が粘着テープ４０１により、この下面に固定されている。なお、図６に示した例では、セパレータ３００の始端は、最下層に位置する電極の幅方向の途中部分に粘着テープ４０１により固定されている。すなわち、セパレータ３００の帯の始端側の部分は、積層された正極１００及び負極２００のうち積層方向の最下層に位置する電極の下面の一部を、覆っている。

【0053】

そして、セパレータ３００は、最下層から順に、上位の層に向けて、つづら折りになっている。ここで、応用例２では、上述した実施の形態及びその応用例１とは異なり、セパレータ３００の終端側の部分は、積層体１０に巻き付けられていない。すなわち、応用例２では、図６に示すように、セパレータ３００の終端は、最上層に位置する電極（図６に示した例では最上層に位置する負極２００）の上面に、粘着テープ４０２により固定されている。より詳細には、セパレータ３００の終端は、最上層に位置する電極の幅方向の途中部分に固定されている。すなわち、セパレータ３００の帯の終端側の部分は、積層された正極１００及び負極２００のうち積層方向の最上層に位置する電極の上面の一部を、覆っている。なお、応用例２においても、セパレータ３００の帯の始端及び終端において、セラミックに覆われていない面が積層体１０の外側に向いており、セラミックに覆われている面が積層体１０の内側に向いている。

【0054】

応用例２では、このように、最上層の電極の上面の一部及び最下層の電極の下面の一部がセパレータ３００により覆われている。そして、セパレータ３００に覆われた面は、外装材２０の金属層との短絡が抑制される。このため、最上層の電極の上面の全体及び最下層の電極の下面の全体がセパレータ３００に覆われていない場合に比較して、外装材２０と電極との短絡を抑制することができる。

【0055】

なお、図６に示した例では、最上層の電極の上面の一部及び最下層の電極の下面の一部がセパレータ３００により覆われているが、最上層の電極の上面の一部がセパレータ３００に覆われ、最下層の電極の下面がセパレータ３００に覆われていなくてもよい。同様に、最上層の電極の上面がセパレータ３００に覆われず、最下層の電極の下面の一部がセパレータ３００に覆われていてもよい。また、最上層の電極の上面の全部が覆われていてもよく、最下層の電極の下面の全部が覆われていてもよい。

【0056】

（応用例３）
発明者等は、電極、電解液、及びセパレータの材料の組み合わせによっては、最上層の電極の上面又は最下層の電極の下面を覆うセパレータ３００にダメージが生じるという事象が発生する場合があることを見出した。ここで、セパレータ３００のダメージについて図を参照して説明する。

【0057】

図７は、図６に示した応用例２にかかる積層体１０の上面を上方から見た模式的な平面図である。上述の通り、応用例２では、セパレータ３００は、最上層の負極２００の一部を覆っており、粘着テープ４０２により固定されている。なお、図７に示す四方の粘着テープ４１０は、積層体１０がばらけるのを防ぐために、積層方向に積層体１０を覆う粘着テープである。ここで、図７において、セパレータ３００の領域Ｒが、上述のダメージの発生範囲を模式的に示している。すなわち、最外層に位置する電極の中央部分を覆うセパレータ３００の領域においてダメージが発生することを発明者等は発見した。なお、図７では、最上層に位置するセパレータ３００のダメージ範囲について示しているが、最下層に位置するセパレータ３００のダメージ範囲についても、同様に電極の中央部分を覆うセパレータ３００の領域においてダメージが発生する。

【0058】

このようなダメージの発生を防ぐために、応用例３では、セパレータ３００を粘着テープ４１１で保護する構成を示す。図８は、実施の形態の応用例３にかかる積層体１０の上面を上方から見た模式的な平面図である。また、図９は、実施の形態の応用例３にかかる二次電池１の断面図である。具体的には、図９は、図８におけるＩＸ－ＩＸ切断線による断面図である。
ただし、図８及び図９では、外装材２０の図示は省略している。また、図９に示した例では、３枚の正極１００と４枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数はこれに限られない。

【0059】

図８及び図９に示すように、応用例３にかかる積層体１０は、セパレータ３００の帯の端部（すなわち、始端又は終端）を固定する粘着テープ４１１を有している。そして、積層方向の最外層に位置する電極の外側面を覆うセパレータ３００の帯の端部側（すなわち、始端側又は終端側）の部分の全体が、粘着テープ４１１に覆われている。発明者等は、粘着テープ４１１に覆われている場合、ダメージの発生が抑制されることを見出した。これは、最外層に位置するセパレータ３００が粘着テープ４１１により保護されるためと考えられる。

【0060】

また、図８及び図９に示すように、応用例３にかかる積層体１０では、最外層に位置する電極の一方（具体的には最下層の負極２００）は、外側面がセパレータ３００に覆われていない。このため、最下層側においては、上述のダメージが発生しない。

【0061】

なお、図８及び図９に示した応用例３にかかる積層体１０は具体的には次のような構成となっている。応用例３では、積層体１０の電極群の最上層に位置する電極（図９に示した例では最上層に位置する負極２００）の上面において、帯状のセパレータ３００の始端が粘着テープ４１１により、この上面に固定されている。そして、セパレータ３００は、最上層から順に、下位の層に向けて、つづら折りになっている。ただし、図７に示した例では、最下層の電極（図９に示した例では最下層に位置する負極２００）を覆うためのつづら折りはされていない。すなわち、図９に示した例では、セパレータ３００は、最上層の電極から順に、最下層から数えて２番目に位置する電極までをつづら折りにより覆っている。

【0062】

そして、セパレータ３００の終端側の部分は、積層体１０の側面と積層体１０の上面の一部を覆う。なお、ここで言う側面とは、セパレータ３００の一方の折り目部分側の側面であり、図９における右側の側面である。つまり、図９に示すように、セパレータ３００を始端側から終端側へと順に見た場合に、セパレータ３００は、つづら折りにより各電極（ただし、最下層に位置する電極の下面を除く）を覆った後、積層体１０（電極群）の側面、積層体１０（電極群）の上面の順に、積層体（電極群）を覆う。また、セパレータ３００の終端は、セパレータ３００の始端を固定するテープと同じ粘着テープ４１１により、積層体１０の上面においてセパレータ３００に固定されている。なお、図９に示した例では、セパレータ３００の終端は、積層体１０の上面まで巻かれているが、図１０に示すように、積層体１０の側面までにとどめてもよい。なお、図１０に示した構成では、粘着テープ４１１は、セパレータ３００における、最上層に位置する電極の外側面を覆う始端と、側面を覆う終端の両方を固定している。

【0063】

また、図９及び図１０に示した構成では、最外層に位置する２つの電極のうちの一方（具体的には最下層の負極２００）の外側面がセパレータ３００に覆われていないが、この外側面がセパレータ３００に覆われていてもよい。

【0064】

（応用例４）
セパレータ３００のダメージを防ぐために、最上層の電極の上面及び最下層の電極の下面の両方をセパレータ３００で覆わないように積層体１０を構成してもよい。図１１は、実施の形態の応用例４にかかる積層体１０の上面を上方から見た模式的な平面図である。また、図１２は、実施の形態の応用例４にかかる二次電池１の断面図である。具体的には、図１２は、図１１におけるＸＩＩ－ＸＩＩ切断線による断面図である。ただし、図１１及び図１２では、外装材２０の図示は省略している。また、図１２に示した例では、３枚の正極１００と４枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数はこれに限られない。

【0065】

図１１及び図１２に示すように、応用例４では、最外層の電極の外側の面（具体的には、最上層の負極２００の上面と最下層の負極２００の下面）がセパレータ３００に覆われていない。このため、上述のセパレータ３００のダメージが発生しない。

【0066】

なお、図１１及び図１２に示した応用例４にかかる積層体１０は具体的には次のような構成となっている。応用例４では、セパレータ３００は、積層体１０の電極群の最上層から数えて２番目に位置する電極（図１２に示した例では上から２番目の電極である正極１００）の上面から、積層体１０の電極群の最下層から数えて２番目に位置する電極（図１２に示した例では下から２番目の電極である正極１００）の下面までを、つづら折りにより覆っている。また、積層体１０がばらけるのを防ぐために、積層体１０は、積層方向に積層体１０を覆う粘着テープ４１０により、四方が固定されている。

【0067】

なお、図１２に示す例では、セパレータ３００の両端部は、いずれもセパレータ３００の折り目部分に位置しているが、図１３に示すように、積層体１０の側面に延在していてもよい。すなわち、セパレータ３００の端部が、積層体１０の側面を覆ってもよい。なお、ここで言う側面とは、セパレータ３００の一方の折り目部分側の側面であり、図１３における右側の側面である。

【0068】

（応用例５）
上述の応用例４では、セパレータ３００が、積層方向の最上層に位置する電極の上面の全体、及び積層方向の最下層に位置する電極の下面の全体を、覆わない構成例を示した。しかしながら、上述の通り、セパレータ３００のダメージは、電極の中央部分で発生する。したがって、最外層の電極の外側面の中央部分以外の領域をセパレータ３００が覆ってもよい。すなわち、セパレータ３００が、積層された正極１００及び負極２００のうち、積層方向の最上層に位置する電極の上面の中央部分、又は、積層方向の最下層に位置する電極の下面の中央部分を、覆わないよう積層体１０が構成されてもよい。応用例５では、最外層の電極の中央部分以外の領域が覆われた積層体１０の構成例について示す。

【0069】

図１４は、実施の形態の応用例５にかかる積層体１０の上面を上方から見た模式的な平面図である。また、図１５は、実施の形態の応用例５にかかる二次電池１の断面図である。具体的には、図１５は、図１４におけるＸＶ－ＸＶ切断線による断面図である。ただし、図１４及び図１５では、外装材２０の図示は省略している。また、図１５に示した例では、３枚の正極１００と４枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数はこれに限られない。

【0070】

図１５に示されるように、応用例５は、セパレータ３００の両端部が最外層の電極の外側面に折り返されている点で、図１２に示した構成と異なっている。最外層の電極の外側面に折り返されたセパレータ３００は、最外層の電極の外側面の一部を覆う。すなわち、セパレータ３００は、電極の縁部分を覆うに過ぎず、電極の中央部分は覆わない。

【0071】

なお、最外層の電極の外側面に折り返されたセパレータ３００の端部は、積層方向に積層体１０を覆う粘着テープ４１３により最外層の電極の外側面に固定される。このため、図１４に示されるように、積層体１０は、最外層の電極の外側面へのセパレータ３００への折り返しが行われる側面を除く三方が粘着テープ４１０により固定されるとともに、当該側面が粘着テープ４１３により固定される。

【0072】

なお、図１４に示した構成では、積層方向に積層体１０を覆う３つの粘着テープ４１３により、セパレータ３００の折り返しを電極の外側面に固定しているが、例えば、図１６に示すようにして、セパレータ３００の折り返しを電極の外側面に固定してもよい。図１６に示した構成では、セパレータ３００の端部を全体的に電極の外側面に固定する粘着テープ４１４が設けられている。図１６に示す構成では、応用例３と同様、積層方向の最外層に位置する電極の外側面を覆うセパレータ３００の帯の端部側の部分の全体が、粘着テープ４１４に覆われている。このため、最外層に位置するセパレータ３００が粘着テープ４１４により保護される。

【0073】

（応用例６）
応用例５では、セパレータ３００の両端部が最外層の電極の外側面に折り返された構成を示したが、セパレータ３００の一方の端部のみが最外層の電極の外側面に折り返されてもよい。図１７は、実施の形態の応用例６にかかる積層体１０の上面を上方から見た模式的な平面図である。また、図１８は、実施の形態の応用例６にかかる二次電池１の断面図である。具体的には、図１８は、図１７におけるＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ切断線による断面図である。ただし、図１７及び図１８では、外装材２０の図示は省略している。また、図１８に示した例では、３枚の正極１００と４枚の負極２００が積層されているが、正極１００及び負極２００の枚数はこれに限られない。

【0074】

図１８に示すように、応用例６にかかる積層体１０では、セパレータ３００の一方の端部が、最外層の電極の外側面に折り返されている。すなわち、セパレータ３００の一方の端部が、最上層に位置する電極の外側面の一部を覆っている。セパレータ３００の他方の端部が、積層体１０の側面に延在している。すなわち、セパレータ３００の他方の端部は、積層体１０の側面の一部を覆っている。なお、ここで言う側面とは、セパレータ３００の一方の折り目部分側の側面であり、図１８における右側の側面である。また、粘着テープ４１５が、セパレータ３００における、最上層に位置する電極の外側面を覆う始端と、側面を覆う終端の両方を固定している。なお、粘着テープ４１５は、積層方向の最外層に位置する一方の電極の外側面を覆うセパレータ３００の帯の端部側の部分の全体を覆っている。このため、最外層に位置するセパレータ３００が粘着テープ４１１により保護される。さらに、図１８に示すように、応用例６にかかる積層体１０では、最外層に位置する他方の電極（図１８における最下層の負極２００）の外側面がセパレータ３００に覆われていない。このため、最下層側においては、上述のダメージが発生しない

【0075】

以上、応用例３から応用例６において、セパレータのダメージを抑制するための構成として、最外層のセパレータの全体を粘着テープにより覆う構成、最外層の電極の外面をセパレータで覆わない構成、最外層の電極の中央部分以外の領域をセパレータで覆う構成について述べた。積層体の最上層と最下層の両方で、これらの構成のうち同じ構成を採用してもよいし、図９及び図１０に示したように異なる構成を採用してもよい。また、これらの構成のいずれかを実施の形態又は応用例１又は応用例２の構成と組み合わせてもよい。

【0076】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、二次電池１は、リチウムイオン二次電池を例に説明したが、本発明は、他の種類の二次電池に適用されてもよい。また、上記の実施の形態及びその応用例では、積層方向の最外層の電極は負極２００であったが、正極１００が最外層の電極となってもよい。

【0077】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0078】

この出願は、２０１７年９月２９日に出願された日本出願特願２０１７－１９０５１３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【符号の説明】

【0079】

１ 二次電池
１０ 積層体
２０ 外装材
１００ 正極
１０１ 正極端子
２００ 負極
２０１ 負極端子
３００ セパレータ
４０１、４０２、４１０、４１１、４１３、４１４、４１５ 粘着テープ

【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】