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特許7527373リチウムイオン電池用の異方性コレクタならびにその製造方法および使用
(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】2024-07-25
(45)【発行日】2024-08-02
(54)【発明の名称】リチウムイオン電池用の異方性コレクタならびにその製造方法および使用
(51)【国際特許分類】
H01M 4/66 20060101AFI20240726BHJP
【ＦＩ】
H01M4/66 A
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022532633
(86)(22)【出願日】2019-12-02
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-31
(86)【国際出願番号】 CN2019122331
(87)【国際公開番号】W WO2021108944
(87)【国際公開日】2021-06-10
【審査請求日】2022-05-31
(73)【特許権者】
【識別番号】521437965
【氏名又は名称】ホーフェイ ゴション ハイテク パワー エナジー カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100142365
【弁理士】
【氏名又は名称】白井 宏紀
(72)【発明者】
【氏名】張雅
(72)【発明者】
【氏名】程騫
(72)【発明者】
【氏名】蔡毅
(72)【発明者】
【氏名】李晨
【審査官】上野 文城
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２５７７１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９８１９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０７３５００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２１３９３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１７２２５６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ４／６６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
球状金属粒子が添加された樹脂材料によって作製されるコレクタであって、球状金属粒子は導電パスを形成し、前記導電パスの幅は５００ｎｍ～２０μｍであり、隣接する導電パスの距離は５００ｎｍ～２０μｍであり、前記球状金属粒子の直径は５００ｎｍ～２０μｍである、コレクタ。
【請求項2】
前記球状金属粒子はリチウムイオンと合金化反応しない金属である、請求項１に記載のコレクタ。
【請求項3】
前記球状金属粒子は、中実、中空またはコアシェル構造を有する球状金属粒子である、請求項１または２に記載のコレクタ。
【請求項4】
コレクタに占める前記球状金属粒子の体積パーセントは３０ｗｔ％～７０ｗｔ％である、請求項１に記載のコレクタ。
【請求項5】
樹脂材料はポリオレフィン系の材料であり、前記ポリオレフィン系の材料は高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンの１種または２種以上の組み合わせから形成される共重合体または混合体が挙げられる、請求項１に記載のコレクタ。
【請求項6】
球状金属粒子は樹脂材料と間隔をおいて分布し、Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する導電性粒子の数は導電性粒子の総数の２０％を超えない、請求項１に記載のコレクタ。
【請求項7】
厚さは５～２０μｍである、請求項１に記載のコレクタ。
【請求項8】
密度は０．３ｇ／ｃｃ～０．８ｇ／ｃｃである、請求項１に記載のコレクタ。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載のコレクタを製造する方法であって、樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラによってフィルムを対応する厚さと内部構造に延伸するステップとを含む、方法。
【請求項10】
機械ローラの延伸速度は１０ｍ／ｍｉｎ～４０ｍ／ｍｉｎであり、延伸張力は５Ｎ～２５Ｎである、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
請求項１～８のいずれか一項に記載のコレクタを含むことを特徴とするリチウムイオン電池。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高密度リチウムイオン電池用の異方性コレクタならびにその製造方法および使用に関する。
【背景技術】
【0002】
過去２０年間において、リチウムイオン電池は新エネルギー自動車の最も重要な動力源となる。広く普及させるためには、リチウムイオン電池の性能を向上させるとともに、そのコストをさらに削減する必要がある。また、電気自動車の航続距離を向上させるために、業界内部においてリチウムイオン電池がより高いエネルギー密度を備えることが求められている。電気自動車の設計については、単一セルのエネルギー密度を向上させることに比べ、安全を保証しながら、Ｐａｃｋ全体のエネルギー密度を向上させることは電気自動車のＰａｃｋ設計に対する要求に合致する。また、従来、電池のＰａｃｋの設計はＣｅｌｌ→Ｍｏｄｕｌｅ→Ｐａｃｋで構成され、さらに設計の複雑性および空間利用率を向上させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の１つの目的は、操作しやすく、異方性コレクタを大面積に製造する方法を提供することである。
【0004】
本発明のもう１つの目的は、上記方法で製造された異方性コレクタを提供することである。
【0005】
本発明のさらに１つの目的は、上記コレクタの使用を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、以下の技術的解決手段により実現される。
一態様では、本発明は、球状金属粒子が添加された樹脂材料によって作製されるコレクタを提供し、ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は５００ｎｍ～２０μｍであり、隣接する導電パスの距離は５００ｎｍ～２０μｍであり、球状金属粒子の直径は５００ｎｍ～２０μｍである。
一態様では、本発明は、球状金属粒子が添加された樹脂材料によって作製されるコレクタを提供し、ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は５００ｎｍ～２０μｍであり、隣接する導電パスの距離は５００ｎｍ～２０μｍであり、球状金属粒子の直径は５００ｎｍ～２０μｍである。
【0007】
本発明のコレクタにおいて球状金属粒子は樹脂材料と間隔をおいて分布し、ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する導電性粒子の数は導電性粒子の総数の２０％を超えない。
【0008】
本発明の具体的な一実施形態では、単独で１つの球状金属粒子が一列に並んで導電パスを形成し、すなわち、導電パスの幅は金属粒子の直径に等しい必要がある。
【0009】
本発明の具体的な一実施形態では、Ｚ方向において、導電性粒子によって導電し、導電パスを形成する導電性粒子の数は導電性粒子の総数の６０％以上である。
【0010】
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明のコレクタでは、用いられる球状金属粒子球は、リチウムイオンと合金化反応しない金属である。たとえば、用いられる球状金属粒子はニッケル、金、銀、白金、チタン、銅のうちの１つまたは２つ以上の組み合わせであってよい。用いられる球状金属粒子は、中実、中空またはコアシェル構造を有する球状金属粒子であってよい。たとえば、コアシェル構造の球状金属粒子は、１つの金属や複数種類の金属から構成されるコアシェル構造を有する球状金属粒子であってよい。
【0011】
本発明のコレクタでは、樹脂材料（有機物マトリックス）はポリオレフィン系の材料を用いてよい。たとえば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどの１種または２種以上の組み合わせから形成される共重合体または混合体が挙げられる。相対密度に応じて低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）に分けられ、ＬＤＰＥの密度は０．９１～０．９２５ｇ／ｃｍ３であり、ＨＤＰＥの密度は＞０．９４ｇ／ｃｍ３である。
【0012】
上記樹脂材料は、正極および負極に対する電位がより安定的であり、かつ密度が金属より低く、電池の重量エネルギー密度を向上させるのに役立つ。たとえば、充放電の電圧の範囲は、２．５～３．８Ｖ（ＬＦＰ）で、２．５～４．２Ｖ（ＮＣＭ）であり、正極の圧縮密度は２．３～２．６ｇ／ｃｃ（ＬＦＰ）で、３．５～３．８ｇ／ｃｃ（ＮＣＭ）であり、負極の圧縮密度は１．３～１．７ｇ／ｃｃ（黒鉛）である。
【0013】
本発明のコレクタでは、コレクタに占める球状金属粒子の体積パーセントは３０ｗｔ％～７０ｗｔ％である。
【0014】
本発明の異方性樹脂コレクタの厚さは５～３０μｍであることが好ましい。より好ましくは、コレクタの厚さは２０μｍより小さく、好ましくは１５μｍより小さく、より好ましくは１０μｍより小さい。
【0015】
本発明の具体的な実施形態によれば、本発明のコレクタの表面抵抗は１５ｍｏｈｍ／ｓｑより低く、または１０ｍｏｈｍ／ｓｑより低い。
【0016】
本発明のコレクタは、球状金属粒子が充填された樹脂をコレクタとし、Ｘ－Ｙ方向は球状金属粒子の大部分が連通せず、比較的低い導電性のみを有し、Ｚ方向は球状金属粒子によって導電し、比較的高い導電性を有し、短絡が発生する場合に、Ｘ－Ｙ方向は極僅かな活物質しか活性化できず、最終的に熱暴走が発生しない。本発明では、Ｘ－Ｙ方向はコレクタの水平方向であり、Ｚ方向はコレクタの厚さ方向（縦軸方向）である。
【0017】
本発明のコレクタは、密度が金属より小さく、比較的高い重量エネルギー密度を実現することができる。コレクタの密度は０．３ｇ／ｃｃ～０．８ｇ／ｃｃであり、ＬＦＰ（リン酸鉄リチウム電池）のエネルギー密度は１７０Ｗｈ／ｋｇ～１９０Ｗｈ／ｋｇであってよく、ＮＣＭ（リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物電池）のエネルギー密度は２００Ｗｈ／ｋｇ～２８０Ｗｈ／ｋｇであってよい。
【0018】
もう１つの態様では、本発明は前記異方性コレクタの製造方法をさらに提供し、当該方法は、主に溶融延伸法によって異方性樹脂コレクタを製造するものであり、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラによってフィルムを対応する厚さと内部構造に延伸するステップとを含む。
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラによってフィルムを対応する厚さと内部構造に延伸するステップとを含む。
【0019】
本発明のコレクタの厚さおよび配向度はいずれも、樹脂と球状金属粒子との比率、溶融炉の予熱温度および機械ローラの延伸速度に応じて決定される。
【0020】
溶融延伸法により、特定の導電パス構造を有する異方性樹脂コレクタ（図２）を形成する。
【0021】
本発明の具体的な実施形態によれば、溶融炉の予熱温度は８０℃であってよい。
【0022】
本発明の具体的な実施形態によれば、機械ローラの延伸速度は１０ｍ／ｍｉｎ～４０ｍ／ｍｉｎであってよく、延伸張力は５Ｎ～２５Ｎであってよい。
【0023】
本発明の製造方法では、機械ローラによる延伸を制御し、コレクタを横方向に延伸させることにより、粒子間距離を制御することができ、それにより導電パス幅を制御する。本発明の具体的な一実施形態では、導電パスの幅を球状金属粒子の直径になるように制御する。
【0024】
もう１つの態様では、本発明は前記コレクタの使用をさらに提供する。
【0025】
本発明のコレクタはリチウムイオン電池を製造するために用いることができる。リチウムイオン電池を製造するとき、単一セルの直列積層設計を採用することで、単一セル間の接続タブを省くことができ、体積効率を向上させ、車載用途に適している。
【発明の効果】
【0026】
本発明では、球状金属粒子を充填物とする樹脂を用いてコレクタを製造し、当該コレクタは、Ｘ－Ｙ方向において導電性粒子が十分な導電ネットワークを形成していないが、Ｚ方向において良好な導電ネットワークを形成し、短絡が発生する場合、コレクタがＸ－Ｙ方向において多数の活物質を活性化しにくいことにより熱暴走が起こしにくいが、Ｚ方向において十分に導電できることで、電池の正常な充放電が可能となることを特徴とする。それにより電池の安全性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【発明を実施するための形態】
【0028】
本発明の技術的特徴、目的および有益な効果をより明確に理解するために、現在、図面および具体的な実施例を参照しながら本発明の技術的解決手段について以下のように詳細に説明し、これらの実施例は本発明を説明するためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。実施例では、具体的な条件が明記されていない実験方法は、当該分野でよく知られている通常の方法および通常の条件であり、または機器メーカが提案した条件に従って操作する。
【0029】
（比較例１）
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（Ａｌ、厚さ１２μｍ）、負極（Ｃｕ、厚さ８μｍ）
釘刺し試験：２０±５℃の温度で、電池を満充電状態（ＳＯＣ１００）にし、直径３ｍｍの鋼釘を用いて極板に垂直な方向に迅速に貫通し、鋼釘をその中に留める。
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（Ａｌ、厚さ１２μｍ）、負極（Ｃｕ、厚さ８μｍ）
釘刺し試験：２０±５℃の温度で、電池を満充電状態（ＳＯＣ１００）にし、直径３ｍｍの鋼釘を用いて極板に垂直な方向に迅速に貫通し、鋼釘をその中に留める。
【0030】
（実施例１）
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ＊３００Ｗ＊１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径５μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ５μｍ）、負極（（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径５μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ５μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は５μｍであり、隣接する導電パスの距離は３μｍであり、球状金属粒子の直径は５μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。図１に示すように、当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１５ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１５Ｎ）によってフィルムを厚さ５μｍ、表面抵抗１３ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ＊３００Ｗ＊１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径５μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ５μｍ）、負極（（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径５μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ５μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は５μｍであり、隣接する導電パスの距離は３μｍであり、球状金属粒子の直径は５μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。図１に示すように、当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１５ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１５Ｎ）によってフィルムを厚さ５μｍ、表面抵抗１３ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
【0031】
釘刺し試験：２０±５℃の温度で、電池を満充電状態（ＳＯＣ１００）にし、直径３ｍｍの鋼釘を用いて極板に垂直な方向に迅速に貫通し、鋼釘をその中に留める。
【0032】
（実施例２）
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ）、負極（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は１０μｍであり、隣接する導電パスの距離は５μｍであり、球状金属粒子の直径は１０μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１０ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１５Ｎ）によってフィルムを厚さ１０μｍ、表面抵抗１２ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ）、負極（５０ｗｔ％ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は１０μｍであり、隣接する導電パスの距離は５μｍであり、球状金属粒子の直径は１０μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１０ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１５Ｎ）によってフィルムを厚さ１０μｍ、表面抵抗１２ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
【0033】
釘刺し試験：２０±５℃の温度で、電池を満充電状態（ＳＯＣ１００）にし、直径３ｍｍの鋼釘を用いて極板に垂直な方向に迅速に貫通し、鋼釘をその中に留める。
【0034】
（実施例３）
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％中空ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ、ゲストの厚さが１μｍである）、負極（５０ｗｔ％中空ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ、ゲストの厚さ１μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は１０μｍであり、隣接する導電パスの距離は５μｍであり、球状金属粒子の直径は１０μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１５ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１０Ｎ）によってフィルムを厚さ１０μｍ、表面抵抗１５ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％中空ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ、ゲストの厚さが１μｍである）、負極（５０ｗｔ％中空ニッケルボール（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ、ゲストの厚さ１μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は１０μｍであり、隣接する導電パスの距離は５μｍであり、球状金属粒子の直径は１０μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１５ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１０Ｎ）によってフィルムを厚さ１０μｍ、表面抵抗１５ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
【0035】
釘刺し試験：２０±５℃の温度で、電池を満充電状態（ＳＯＣ１００）にし、直径３ｍｍの鋼釘を用いて極板に垂直な方向に迅速に貫通し、鋼釘をその中に留める。
【0036】
（実施例４）
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％ニッケルクラッドアルミニウム（ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ）構造球状粒子（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ、被覆層１μｍ）、負極（５０ｗｔ％ニッケルクラッド銅（ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ）構造球状粒子（直径１０μｍ、被覆層１μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は１０μｍであり、隣接する導電パスの距離５μｍであり、球状金属粒子の直径は１０μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１０ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１０Ｎ）によってフィルムを厚さ１０μｍ、表面抵抗１５ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
正極：ＬＦＰ（１０μｍ）
負極：人造黒鉛（２０μｍ）
セパレータ：１２μｍＰＥ＋２μｍＡｌ２Ｏ３
サイズ：６００Ｌ×３００Ｗ×１Ｔｍｍ単セル構造
コレクタ：正極（５０ｗｔ％ニッケルクラッドアルミニウム（ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ）構造球状粒子（直径１０μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ、被覆層１μｍ）、負極（５０ｗｔ％ニッケルクラッド銅（ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ）構造球状粒子（直径１０μｍ、被覆層１μｍ）＋５０ｗｔ％ＰＰ、厚さ１０μｍ）。ここで、球状金属粒子は導電パスを形成し、導電パスの幅は１０μｍであり、隣接する導電パスの距離５μｍであり、球状金属粒子の直径は１０μｍである。Ｘ－Ｙ方向において、導電パスを形成する球状金属粒子の数は導電性粒子の総数の２０％である。当該コレクタは、
樹脂を融解温度以上に加熱し、球状金属粒子と均一に混合するステップであって、溶融炉の予熱温度が８０℃であるステップと、
融解された、球状金属粒子が添加された混合物を冷却室に押し出し、混合物は冷やされ粘度が急速に向上してフィルムを形成し、続いて一組の延伸ローラ（延伸速度１０ｍ／ｍｉｎ、延伸張力１０Ｎ）によってフィルムを厚さ１０μｍ、表面抵抗１５ｍｏｈｍ／ｓｑに延伸するステップとによって製造される。
【0037】
釘刺し試験：２０±５℃の温度で、電池を満充電状態（ＳＯＣ１００）にし、直径３ｍｍの鋼釘を用いて極板に垂直な方向に迅速に貫通し、鋼釘をその中に留める。
【0038】
比較例１および実施例１～実施例４の電池に対して表１に示すテストを行い、結果を表１に示す。
【0039】
【表1】
【0040】
表１から分かるように、本発明の樹脂マトリックスのコレクタを採用すると、Ｐａｃｋの体積エネルギー密度および電池の安全性能はいずれも大幅に向上する（釘刺し試験）。
【図1】
【図2】
