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JP5693982B2 - 非水系二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、非水系二次電池に関する。
リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は、高容量・高エネルギ密度を有し、かつ、貯蔵性能や充放電の繰り返し特性等にも優れるため、携帯機器などの民生機器に広く利用されている。また、近年では、環境問題や省エネルギに関する意識の高まりから、電力貯蔵用途や、電気自動車などの車載用途にリチウムイオン二次電池が利用されるようになってきている。
一方、非水系二次電池は、そのエネルギ密度の高さ故に、過充電状態や高温環境下にさらされた状態においては、異常過熱や発火などの危険性が高い。そのため、非水系二次電池では、安全性に対する種々の対応策が講じられている。
また、従来、異常発熱による発火を防止するために、多層構造を有する集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１では、１３０℃〜１７０℃の低融点を持つ樹脂フィルムの両面に金属層が形成された集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電池は、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生すると、低融点の樹脂フィルムが溶融し、この樹脂フィルムの溶融により、電極が破損される。これにより、電流がカットされるので、電池内部の温度上昇が抑制されて、発火が防止される。
特開平１１−１０２７１１号公報
上記のように、特許文献１で提案されている集電体は、非水系二次電池の安全対策としては非常に有効である。
しかしながら、上記集電体は、絶縁性の樹脂フィルムの両面に金属層が形成された構成を有するため、たとえば、複数の電極が積層された積層型の非水系二次電池の場合には、配線引き出し用のタブ電極を集電体に接続する際に、電極同士の導通がとれなくなるという不都合がある。すなわち、タブ電極を、全ての電極と電気的に接続することが困難になるという不都合がある。これにより、電池性能が著しく低下するという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による非水系二次電池は、絶縁層を導電層で挟んだ多層構造を有する集電体とこの集電体上に形成された活物質層とを含む電極と、電極と電気的に接続されるタブ電極とを備えている。上記集電体は、絶縁層が介在されていない接続領域を有している。そして、集電体の接続領域に、タブ電極が、絶縁層の一部と重なるようにして溶接固定されている。
この一の局面による非水系二次電池では、上記のように、絶縁層が介在されていない接続領域を集電体に設けることによって、この接続領域では、絶縁層を挟む導電層同士を互いに電気的に接続することができる。このため、この接続領域にタブ電極を溶接することによって、多層構造を有する集電体を用いた場合でも、電極同士の導通をとることができる。これにより、タブ電極を、全ての電極と電気的に接続することができるので、電池性能の低下を抑制することができる。その結果、非水系二次電池の性能を最大限活用することができる。
また、一の局面では、タブ電極を、絶縁層の一部と重なるようにして、集電体の接続領域に溶接固定することによって、絶縁層が介在されていない接続領域を集電体に設けた場合でも、集電体の強度低下を抑制することができる。すなわち、集電体の接続領域は、絶縁層が介在されていないため、このような領域を集電体に設けると集電体の強度が低下するおそれがある一方、上記のように、タブ電極を、絶縁層の一部と重なるようにして溶接固定することにより、集電体の機械的強度の低下を抑制することができる。これにより、上記接続領域を集電体に設けたとしても、耐久性および耐振動性の低下を抑制することができる。
また、一の局面では、絶縁層が介在されていない接続領域にタブ電極を溶接接続することによって、容易に、溶接強度を向上させることができる。これにより、溶接抵抗を低減することができる。加えて、これによっても、耐振動性を向上させることができる。
なお、一の局面では、上記のように、多層構造を有する集電体を用いることによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、集電体の絶縁層が溶融して電極が破損されるので、電流をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、集電体は絶縁層が形成されていない絶縁層非形成領域を導電層間に有し、タブ電極との溶接部分の少なくとも一部にこの絶縁層非形成領域を含む。このように構成すれば、絶縁層非形成領域（空隙箇所）では、絶縁層を挟む導電層同士が互いに電気的に接続できるので、タブ電極との溶接部分の少なくとも一部に絶縁層非形成領域を含むように構成することによって、容易に、電極同士の導通をとることができる。これにより、容易に、タブ電極を、全ての電極と電気的に接続することができるので、容易に、電池性能の低下を抑制することができる。また、上記のように構成すれば、集電体溶接箇所の機械的強度の低下、および、集電体とタブ電極との溶接強度の低下を容易に抑制することができるので、容易に、耐久性および耐振動性の低下を抑制することができる。
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、電極は、正極および負極を含み、正極および負極の少なくとも一方は、多層構造を有する集電体を用いて形成されている。このように構成すれば、効果的に、非水系二次電池の安全性を向上させることができる。
上記正極および負極を有する構成において、正極が、多層構造を有する上記集電体を用いて形成されている場合、正極における集電体の導電層は、アルミニウムから構成されているのが好ましい。また、負極が、多層構造を有する上記集電体を用いて形成されている場合、負極における集電体の導電層は、銅から構成されているのが好ましい。
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、集電体の絶縁層は、１２０℃での熱収縮率が、平面方向のいずれかの方向で１．５％以上である。このように構成すれば、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、電極が破損され易くすることができるので、効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。このため、非水系二次電池の安全性を効果的に向上させることができる。
上記一の局面による非水系二次電池において、集電体の絶縁層は、フィルム状または繊維状の樹脂から構成されているのが好ましい。
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、集電体の絶縁層は、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂のいずれかを含む樹脂、または、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミドのいずれかを含む樹脂、もしくは、これらの複合材料からなる。このように構成すれば、容易に、非水系二次電池の安全性を向上させることができる。
上記一の局面による非水系二次電池において、好ましくは、上記電極は、正極および負極を含むとともに、正極および負極の間に配されるセパレータをさらに備えており、このセパレータは、絶縁層より高い融点を有している。このように構成すれば、セパレータのシャットダウン機能が作動する前に、電極の集電体を構成する絶縁層を溶断させることができる。これにより、絶縁層およびセパレータによる電流遮断効果により、２段階で電流遮断が可能となるので、非水系二次電池の安全性をより向上させることができる。なお、上記セパレータは、絶縁層より高い熱変形温度を有する構成とされていてもよい。
この場合において、好ましくは、絶縁層の融点以下において、上記セパレータの熱収縮率が１．０％以下である。また、上記セパレータの熱収縮率は、絶縁層の熱変形温度以下の温度において、１．０％以下であってもよい。このように構成すれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、電極が破損され易くすることができる。すなわち、容易に、セパレータのシャットダウン機能が作動する前に、電極の集電体を構成する絶縁層を溶断させることができる。
さらに、この場合において、好ましくは、セパレータの１８０℃での熱収縮率は、１．０％以下である。このように構成すれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、セパレータの熱収縮に起因する内部短絡の発生を抑制することができる。これにより、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができるので、非水系二次電池の安全性をさらに向上させることができる。
上記セパレータを備えた構成において、セパレータは、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂のいずれかを含む構成であるのが好ましい。
以上のように、本発明によれば、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池を容易に得ることができる。
本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の全体斜視図である。 図４の一部を拡大して示した断面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の断面図（図９のＡ−Ａ線に沿った断面に対応する図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための断面図（正極集電体の製造工程の一部を示した図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための平面図（正極集電体の製造工程の一部を示した図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の断面図（図１６のＢ−Ｂ線に沿った断面に対応する図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池のセパレータの斜視図である。 第１実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる負極の断面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図である。 図１９の一部を拡大して示した断面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための図（金属箔の一部を剥離した状態を示した図）である。 第２実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図である。 第２実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための図（金属箔の一部を剥離した状態を示した図）である。 本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための図（金属箔の一部を剥離した状態を示した図）である。 本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図である。 図２６の一部を拡大して示した断面図である。 本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための断面図（正極集電体の製造工程の一部を示した図）である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。なお、以下の実施形態では、非水系二次電池の一例である積層型のリチウムイオン二次電池に本発明を適用した場合について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の分解斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の分解斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した斜視図であり、図４は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図である。図５〜図１７は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池を説明するための図である。まず、図１〜図１７を参照して、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。
第１実施形態によるリチウムイオン二次電池は、図１および図５に示すように、角形扁平形状を有する大型二次電池であり、複数の電極５を含む電極群５０（図１参照）と、この電極群５０を非水電解液とともに封入する金属製の外装容器１００とを備えている。
上記電極５は、図１および図２に示すように、正極１０および負極２０を含んで構成されており、正極１０と負極２０との間には、正極１０と負極２０との短絡を抑制するためのセパレータ３０が配されている。具体的には、正極１０および負極２０が、セパレータ３０を挟んで互いに対向するように配されており、正極１０、セパレータ３０および負極２０が順次積層されることによって、積層構造（積層体）に構成されている。なお、正極１０および負極２０は、１つずつ交互に積層されている。また、上記電極群５０は、隣り合う２つの負極２０の間に、１つの正極１０が位置するように構成されている。
また、上記電極群５０は、たとえば、正極１０を１３枚、負極２０を１４枚、セパレータ３０を２８枚含んで構成されており、正極１０および負極２０がセパレータ３０を挟んで交互に積層されている。さらに、上記電極群５０における最も外側（最外層の負極２０の外側）には、セパレータ３０が配されており、外装容器１００との絶縁が図られている。
電極群５０を構成する正極１０は、図７に示すように、正極集電体１１の両面に、正極活物質層１２が担持された構成を有している。
正極集電体１１は、正極活物質層１２から集電を行う機能を有している。
ここで、第１実施形態では、上記正極集電体１１は、２枚の金属箔１４で絶縁性の樹脂層１３を挟んだ多層構造（三層構造）に形成されている。なお、金属箔１４は、本発明の「導電層」の一例であり、樹脂層１３は、本発明の「絶縁層」の一例である。
正極集電体１１を構成する金属箔１４は、たとえば、約４μｍ〜約１０μｍの厚みを有するアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔から構成されている。アルミニウムは不動態化し易いため、正極集電体１１の金属箔１４として好適に用いることができる。なお、上記金属箔１４は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔以外であってもよく、たとえば、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属箔、または、これらの合金からなる合金箔などから構成されていてもよい。
正極集電体１１の樹脂層１３は、熱可塑性樹脂からなるプラスチック材料から構成されている。この樹脂層１３は、たとえば、シート状の樹脂フィルムからなる。プラスチック材料を構成する熱可塑性樹脂としては、たとえば、熱変形温度が１５０℃以下であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどが好適に用いられる。中でも、１２０℃での熱収縮率が平面方向のいずれかの方向で１．５％以上であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニルなどが好ましい。また、これらの複合フィルムや、これらの表面加工処理を施した樹脂フィルムも好適に用いることができる。さらに、上記セパレータ３０と同材質の樹脂フィルムを用いることも可能である。また、製造工程、加工処理の差異により、熱変形温度、熱収縮率等の異なる樹脂であれば、樹脂層１３とセパレータ３０とのいずれにも用いることができる。なお、熱収縮率は、絶縁層（樹脂層１３）を構成する層状材料を一定温度下で、一定時間保持し、加熱処理前後で測定した２点間の距離から決定することができる。また、熱変形温度は、熱収縮率が１０％以上となる温度のうち、最も低い温度と定義される（ここで、熱変形温度＜融点）。
また、樹脂層１３の厚みは、二次電池としてのエネルギ密度向上と強度維持とのバランスを取るべく、５μｍ以上７０μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であればより好ましい。なお、樹脂層１３（樹脂フィルム）は、一軸延伸、二軸延伸または無延伸などのいずれの方法で製造された樹脂フィルムでもかまわない。また、正極集電体１１の樹脂層１３は、フィルム状以外に、たとえば、繊維状であってもよい。
また、第１実施形態では、図４および図８に示すように、正極集電体１１は、Ｘ方向の一端側に、タブ電極４１が接続される接続領域Ｍを有している。タブ電極４１は、外部に電流を取り出すための機能を有している。このタブ電極４１は、たとえば、幅約３０ｍｍ、長さ約７０ｍｍの形状に形成されている。また、接続領域Ｍの少なくとも一部では、樹脂層１３が介在されずに、樹脂層１３の上面側の金属箔１４と下面側の金属箔１４とが互いに電気的に接続（接着）された状態となっている。すなわち、正極集電体１１の接続領域Ｍは、樹脂層１３が介在されていない領域である。
また、上記正極集電体１１は、全面もしくは塗工部分が、箔状以外に、フィルム状、シート状、ネット状、パンチまたはエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などの形状であってもよい。
正極活物質層１２は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を含んで構成されている。正極活物質としては、たとえば、リチウムを含有した酸化物が挙げられる。具体的には、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＦｅＯ2、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、および、これら酸化物中の遷移金属を一部他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。中でも、通常の使用において、正極が保有するリチウム量の８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質に用いるのが好ましい。それにより過充電などの事故に対する二次電池の安全性を高めることが可能となる。このような正極活物質としては、たとえば、ＬｉＭｎ2Ｏ4のようなスピネル構造を有する化合物、および、ＬｉXＭＰＯ4（Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅから選択される少なくとも１種以上の元素）で表されるオリビン構造を有する化合物などが挙げられる。中でも、ＭｎおよびＦｅの少なくとも一方を含む正極活物質がコストの観点から好ましい。さらに、安全性および充電電圧の観点からは、ＬｉＦｅＰＯ4を用いるのが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ4は、全ての酸素（Ｏ）が強固な共有結合によって燐（Ｐ）と結合しているため、温度上昇による酸素の放出が起こりにくい。そのため、安全性に優れている。
なお、上記正極活物質層１２の厚みは、２０μｍ〜２ｍｍ程度が好ましく、５０μｍ〜１ｍｍ程度がより好ましい。
また、上記正極活物質層１２は、正極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、正極活物質層１２は、正極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。
導電材は、正極１０の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、たとえば、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、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、炭素繊維などの炭素質材料または導電性金属酸化物などを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性および塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。
増粘材としては、たとえば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリＮ−ビニルアミド類、ポリＮ−ビニルピロリドン類などを用いることができる。これらの中で、増粘材としては、ポリエチレングリコール類、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース類などが好ましく、ＣＭＣが特に好ましい。
結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。
正極活物質、導電材、結着材などを分散させる溶剤としては、たとえば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。
上記した正極１０は、たとえば、正極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合剤としたものを、正極集電体１１の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。
また、上記正極１０は、図８に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有している。具体的には、第１実施形態では、上記正極１０は、Ｙ方向の幅Ｗ１が、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ１が、たとえば、約１５０ｍｍとされている。また、正極活物質層１２の塗布領域（形成領域）は、Ｙ方向の幅Ｗ１１が、正極１０の幅Ｗ１と同じ、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ１１が、たとえば、約１３５ｍｍとされている。なお、図８では、樹脂層１３の形成領域がハッチングで示されている。
また、図７〜図９に示すように、上記正極１０は、Ｘ方向の一端側に、正極活物質層１２が形成されずに正極集電体１１の表面（金属箔１４）が露出された集電体露出部１１ａを有している。この集電体露出部１１ａは、樹脂層１３が介在されていない領域である上記接続領域Ｍを含んでいる。また、図７に示すように、正極集電体１１の樹脂層１３は、集電体露出部１１ａまで延在するように形成されている。
ここで、上記正極集電体１１は、たとえば、フィルム状の樹脂層１３を２枚の金属箔１４で挟み込み、熱プレス等で圧接することで形成される。この際、たとえば、図１０および図１１に示すように、樹脂層１３の一部に空隙８０を形成しておけば、樹脂層１３が介在されていない領域が形成される。その後、樹脂層１３が介在されていない領域が端部側に位置するように切断すれば、上記正極集電体１１が得られる。なお、第１実施形態では、図１１に示すように、略矩形状の樹脂層１３を、Ｘ方向に所定の距離を隔てて配列することで、樹脂層１３が介在されていない領域を形成している。また、上記以外に、たとえば、金属層（金属箔１４）のＸ方向（ロール巻取り方向）の端辺からＹ方向（ロール軸方向）に樹脂層１３を少しずらして配置した状態で熱プレス後、Ｙ方向に集電体を切断してもよい。このように形成した場合、工程が簡易で不良率も下がる（歩留まり改善）効果が期待される。
また、図７の断面図に示すように、樹脂層１３の端部（接続領域Ｍ側の端部）は、熱プレス等による圧接によって潰され、先細りした形状となっている。また、図１２に示すように、樹脂層１３の端部（接続領域Ｍ側の端部）は、平面的に見た場合に、きれいな直線状ではなく、若干波打った形状（ひだ形状）となっている。
電極群５０を構成する負極２０は、図１４に示すように、負極集電体２１の両面に、負極活物質層２２が担持された構成を有している。
負極集電体２１は、負極活物質層２２から集電を行う機能を有している。
なお、第１実施形態では、負極集電体２１は、上記正極集電体１１（図７参照）とは異なり、樹脂層を含まない構成となっている。すなわち、この第１実施形態では、正極集電体１１（図７参照）だけが樹脂層を含む多層構造に構成されている。
具体的には、負極集電体２１は、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、ニッケルメッキ層などの金属箔、または、これらの合金からなる合金箔から構成されており、約１μｍ〜約１００μｍ（たとえば約１６μｍ）の厚みを有している。なお、負極集電体２１は、リチウムと合金化しにくいという観点から、銅または銅合金からなる金属箔が好ましく、その厚みは、４μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましい。
また、上記負極集電体２１は、箔状以外に、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などの形状であってもよい。
負極活物質層２２は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を含んで構成されている。負極活物質としては、たとえば、リチウムを含む物質、あるいは、リチウムの吸蔵・放出が可能な物質からなる。また、高エネルギ密度電池を構成するためには、リチウムの吸蔵／放出する電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものが好ましい。その典型例としては、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状、粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛が挙げられる。なお、負極活物質として、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ粉末、等方性ピッチ粉末などを黒鉛化して得られる人造黒鉛を使用してもよい。また、非晶質炭素を表面付着させた黒鉛粒子を使用することもできる。さらに、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物、遷移金属酸化物および酸化シリコンなども使用可能である。リチウム遷移金属酸化物としては、たとえば、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12に代表されるチタン酸リチウムを使用すると、負極２０の劣化が少なくなるため、電池の長寿命化を図ることが可能となる。
なお、上記負極活物質層２２の厚みは、２０μｍ〜２ｍｍ程度が好ましく、５０μｍ〜１ｍｍ程度がより好ましい。
また、上記負極活物質層２２は、負極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、負極活物質層２２は、負極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。なお、導電材、増粘材、結着材などの他の材料は、正極活物質層１２と同じもの（正極活物質層１２に用いることが可能なもの）を用いることができる。
上記した負極２０は、たとえば、負極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合剤としたものを、負極集電体２１の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。
また、上記負極２０は、図１５に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有しており、正極１０（図８および図９参照）より少し大きく形成されている。具体的には、第１実施形態では、上記負極２０は、Ｙ方向の幅Ｗ２が、たとえば、約１１０ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ２が、正極１０の長さＬ１（図８参照）と同じ、たとえば、約１５０ｍｍとされている。また、負極活物質層２２の塗布領域（形成領域）は、Ｙ方向の幅Ｗ２１が、負極２０の幅Ｗ２と同じ、たとえば、約１１０ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ２１が、たとえば、約１４０ｍｍとされている。
また、図１４〜図１６に示すように、上記負極２０は、正極１０と同様、Ｘ方向の一端に、負極活物質層２２が形成されずに負極集電体２１の表面が露出された集電体露出部２１ａを有している。この集電体露出部２１ａには、外部に電流を取り出すためのタブ電極４２が電気的に接続されている。なお、タブ電極４２は、上記タブ電極４１と同様、たとえば、幅約３０ｍｍ、長さ約７０ｍｍの形状に形成されている。
電極群５０を構成するセパレータ３０（図１および図２参照）は、たとえば、電気絶縁性の合成樹脂繊維、ガラス繊維、天然繊維等の不織布、織布または微多孔質膜などのなかから適宜選択可能である。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル系樹脂、アラミド系樹脂、セルロース系樹脂等の不織布、微多孔質膜が品質の安定性等の点から好ましく、特に、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂またはセルロース系樹脂からなる不織布、微多孔質膜が好ましい。
また、セパレータ３０は、正極集電体１１の樹脂層１３よりも高い融点を有することが好ましい。たとえば、セパレータ３０は、正極集電体１１の樹脂層１３の融点（熱変形温度としてもよい。（ここで、熱変形温度＜融点））以下の温度において、その熱収縮率が１．０％以下であるのが好ましい。また、セパレータ３０は、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂などを含む多孔質フィルムから構成され、１８０℃での熱収縮率が１．０％以下であるのが好ましい。なお、セパレータ３０の熱収縮率の決定方法は、上記樹脂層１３の場合と同様の方法を用いることができる。
セパレータ３０の厚みについては特に限定されるものではないが、必要量の電解液を保持することが可能であって、かつ、正極１０と負極２０との短絡を防ぐことが可能な厚みであるのが好ましい。具体的には、セパレータ３０は、たとえば、０．０２ｍｍ（２０μｍ）〜０．１ｍｍ（１００μｍ）の厚みとすることができる。なお、セパレータ３０の厚みとしては、０．０１ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましく、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度であればより好ましい。また、セパレータ３０を構成する材質は、単位面積（１ｃｍ2）当たりの透気度が０．１秒／ｃｍ3〜５００秒／ｃｍ3程度であると、低い電池内部抵抗を維持しつつ、電池内部短絡を防ぐだけの強度を確保できるため好ましい。
また、上記セパレータ３０は、正極活物質層１２の塗布領域（形成領域）よりも大きい形状を有している。具体的には、図１７に示すように、上記セパレータ３０は、矩形形状に形成されており、そのＹ方向の幅Ｗ３がたとえば約１１０ｍｍ、Ｘ方向の長さＬ３がたとえば約１５０ｍｍに構成されている。
上記した正極１０および負極２０は、図１および図２に示すように、正極１０の集電体露出部１１ａと負極２０の集電体露出部２１ａとが互いに反対側に位置するように配され、正極負極間にセパレータ３０を介在させて積層されている。
また、第１実施形態では、図４、図６および図１３に示すように、上記複数の正極１０は、集電体露出部１１ａの接続領域Ｍが揃うように積層されている。そして、最も外側の正極１０（正極集電体１１の金属箔１４）に上記したタブ電極４１が溶接固定されている。また、タブ電極４１は、最外層ではなく、中間層の正極１０に溶接固定されていてもよい。
さらに、第１実施形態では、上記タブ電極４１は、図４、図６および図１２に示すように、その一部が樹脂層１３と重なるように配置された状態で、集電体露出部１１ａの接続領域Ｍに溶接されている。これにより、積層された全ての正極１０がタブ電極４１に溶接固定されている。つまり、タブ電極４１が溶接固定された状態で、タブ電極４１との溶接部分の少なくとも一部に、各正極１０における樹脂層１３の空隙箇所が含まれるように構成されている。
また、集電体露出部１１ａの接続領域Ｍでタブ電極４１が溶接されることにより、積層された全ての正極１０（全ての金属箔１４）が、タブ電極４１と電気的に接続された状態となっている。なお、上記タブ電極４１は、正極集電体１１（正極１０）の幅方向（Ｙ方向）の略中央部に溶接固定されている。
複数の負極２０は、図１〜図３に示すように、正極１０と同様、集電体露出部２１ａが揃うように積層されている。そして、最も外側の負極２０（負極集電体２１）に上記したタブ電極４２が溶接固定されている。なお、正極の場合と同様、タブ電極４２は、最外層ではなく、中間層の負極２０に溶接固定されていてもよい。これにより、積層された全ての負極２０が、タブ電極４２に溶接固定され、タブ電極４２と電気的に接続された状態となっている。なお、上記タブ電極４２は、負極集電体２１（負極２０）の幅方向（Ｙ方向）の略中央部に溶接固定されている。
タブ電極４１および４２の溶接は、超音波溶接が好ましいが、超音波溶接以外であってもよく、たとえば、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などを用いてもよい。ただし、樹脂層１３を挟んだ正極集電体１１にタブ電極４１を溶接する場合、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などの熱を加えて接合する手法では、樹脂層１３が熔解してしまうおそれがある。そのため、上記タブ電極４１の溶接には、熱を加えない超音波溶接を用いるのが好ましい。
また、正極１０に接続されるタブ電極４１は、アルミニウムから構成されているのが好ましく、負極２０に接続されるタブ電極４２は、銅から構成されているのが好ましい。タブ電極４１および４２は、集電体と同材質のものを用いるのが好ましいが、異なる材質であってもよい。さらに、正極１０に接続されるタブ電極４１と負極２０に接続されるタブ電極４２とは、同材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、タブ電極４１および４２は、上記のように、正極集電体１１および負極集電体２１の幅方向の略中央部に溶接されているのが好ましいが、中央部以外の領域に溶接固定されていてもよい。
外装容器１００内に電極群５０とともに封入される非水電解液は、特に限定されるものではないが、溶媒として、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどの極性溶媒を使用することができる。これらの溶媒は単独で使用してもよいし、２種以上を混合して混合溶媒として使用してもよい。
また、非水電解液には、電解質支持塩が含まれていてもよい。電解質支持塩としては、たとえば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4（ホウフッ化リチウム）、ＬｉＰＦ6（六フッ化リン酸リチウム）、ＬｉＣＦ3ＳＯ3（トリフルオロメタンスルホン酸リチウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＬｉＣｌ（塩化リチウム）、ＬｉＢｒ（臭化リチウム）、ＬｉＩ（ヨウ化リチウム）、ＬｉＡｌＣｌ4（四塩化アルミン酸リチウム）などのリチウム塩が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
なお、電解質支持塩の濃度は、特に限定されるものではないが、０．５ｍｏｌ／Ｌ〜２．５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、１．０ｍｏｌ／Ｌ〜２．２ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。電解質支持塩の濃度が、０．５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、非水電解液中において電荷を運ぶキャリア濃度が低くなり、非水電解液の抵抗が高くなるおそれがある。また、電解質支持塩の濃度が、２．５ｍｏｌ／Ｌより高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、非水電解液中のキャリア濃度が上がらないおそれがある。
電極群５０を封入する外装容器１００は、図１および図５に示すように、大型の扁平角形容器であり、電極群５０などを収納する外装缶６０と、この外装缶６０を封口する封口板７０とを含んで構成されている。また、電極群５０を収納した外装缶６０には、たとえば、レーザ溶接によって、封口板７０が取り付けられている。
外装缶６０は、たとえば、金属板に深絞り加工などを施すことによって形成されており、底面部６１と側壁部６２とを有する略箱状に形成されている。また、図１に示すように、外装缶６０の一端（底面部６１の反対側）には、電極群５０を挿入するための開口部６３が設けられている。また、外装缶６０は、電極群５０が、その電極面が底面部６１と対向するようにして収納することが可能な大きさに形成されている。
また、図１および図５に示すように、上記外装缶６０は、Ｘ方向の一方側（短辺側）の側壁部６２に、電極端子６４（たとえば、正極端子）が形成されており、Ｘ方向の他方側（短辺側）の側壁部６２に、電極端子６４（たとえば、負極端子）が形成されている。また、外装缶６０の側壁部６２には、非水電解液を注液するための注液孔６５が形成されている。この注液孔６５は、たとえば、φ２ｍｍの大きさに形成されている。また、注液孔６５の近傍には、電池内圧を開放するための安全弁６６が形成されている。
さらに、外装缶６０の開口部６３の周縁には、折り返し部６７が設けられており、この折り返し部６７に、封口板７０が溶接固定されている。
外装缶６０および封口板７０は、たとえば、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属板や鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いて形成することができる。鉄は安価な材料であるため価格の観点では好ましいが、長期間の信頼性を確保するためには、ステンレススチール、アルミニウムなどからなる金属板または鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いるのがより好ましい。金属板の厚みは、たとえば約０．４ｍｍ〜約１．２ｍｍ（たとえば約１．０ｍｍ）とすることができる。
また、上記した電極群５０は、正極１０および負極２０が、外装缶６０の底面部６１と対向するようにして、外装缶６０内に収納されている。収納された電極群５０は、正極１０の集電体露出部１１ａおよび負極２０の集電体露出部２１ａが、それぞれ、タブ電極４１および４２を介して、外装缶６０の電極端子６４と電気的に接続されている。
また、非水電解液は、外装缶６０の開口部６３が封口板７０で封口された後に、注液孔６５から、たとえば、減圧注液されている。そして、注液孔６５とほぼ同じ直径の金属球（図示せず）や、注液孔６５より少し大きい金属板（図示せず）を注液孔６５に設置した後、抵抗溶接やレーザ溶接などにより、注液孔６５が封口されている。
第１実施形態によるリチウムイオン二次電池では、上記のように、樹脂層１３が介在されていない接続領域Ｍを正極集電体１１に設けることによって、この接続領域Ｍでは、樹脂層１３を挟む金属箔１４同士を互いに電気的に接続（互いに接着）することができる。このため、この接続領域Ｍにタブ電極４１を溶接することによって、正極集電体１１に多層構造を有する集電体を用いた場合でも、電極同士の導通をとることができる。これにより、タブ電極４１を、全ての電極（正極１０）と電気的に接続することができるので、電池性能の低下を抑制することができる。その結果、リチウムイオン二次電池の性能を最大限活用することができる。
また、第１実施形態では、タブ電極４１を、樹脂層１３の一部と重なるように配置して、正極集電体１１の接続領域Ｍに溶接固定することによって、樹脂層１３が介在されていない接続領域Ｍを正極集電体１１に設けた場合でも、正極集電体１１の強度低下を抑制することができる。すなわち、正極集電体１１の接続領域Ｍは、樹脂層１３が介在されていないため、このような領域を集電体に設けるとその領域の集電体の強度が低下するおそれがある。その一方、上記のように、タブ電極４１を、樹脂層１３の一部と重なるようにして溶接固定することにより、正極集電体１１の溶接箇所における機械的強度の低下、および、集電体１１とタブ電極４１との溶接強度の経時的な低下を抑制することができる。これにより、上記接続領域Ｍを正極集電体１１に設けたとしても、耐久性および耐振動性の低下を抑制することができる。
なお、樹脂層１３の端部（接続領域Ｍ側の端部）は、上記のように、平面的に見た場合に、若干波打った形状（ひだ形状）となっているため、タブ電極４１を、樹脂層１３の一部と重なるように配置した際に、上記タブ電極４１は、波打った形状（ひだ形状）となっている端部部分とも重なる。これにより、正極集電体１１の溶接箇所における強度を向上させることができるので、耐久性および耐振動性の低下をより抑制することができる。
また、第１実施形態では、樹脂層１３が介在されていない接続領域Ｍにタブ電極４１を溶接接続（溶接固定）することによって、容易に、溶接強度を向上させることができる。これにより、溶接抵抗を低減することができるとともに、これによっても、耐振動性を向上させることができる。また、溶接抵抗を低減することによって、溶接抵抗の増加に起因する電池容量および放電電圧の低下を抑制することもできる。
さらに、第１実施形態では、各接続領域Ｍが揃うようにして複数の正極１０を積層し、積層された正極１０の接続領域Ｍにタブ電極４１を溶接固定することによって、一度に、全ての正極１０とタブ電極４１とを電気的に接続することができるので、製造工程を簡略化することができる。
なお、第１実施形態では、上記のように、多層構造を有する集電体を用いることによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、集電体の樹脂層１３が溶融して電極が破損されるので、電流をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。
また、第１実施形態では、正極集電体１１の樹脂層１３を、熱可塑性樹脂から構成し、１２０℃での熱収縮率が、平面方向のいずれかの方向で１．５％以上となるようにすることで、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、電極が破損され易くすることができる。これにより、効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができるので、リチウムイオン二次電池の安全性を効果的に向上させることができる。
また、第１実施形態では、セパレータ３０を、樹脂層１３の融点（熱変形温度としてもよい（熱変形温度＜融点））以下の温度において、その熱収縮率が１．０％以下となるように構成することによって、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、容易に、電極（正極１０）が破損され易くすることができる。すなわち、セパレータ３０の融点（熱変形温度）を、樹脂層１３の融点（熱変形温度）より高くすることによって、セパレータ３０のシャットダウン機能が作動する前に、正極集電体１１を構成する樹脂層１３を溶断させることができる。これにより、樹脂層１３およびセパレータ３０による電流遮断効果により、２段階で電流遮断が可能となるので、リチウムイオン二次電池の安全性をより向上させることができる。
なお、上記セパレータ３０の１８０℃での熱収縮率を、１．０％以下とすれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、セパレータ３０の熱収縮に起因する内部短絡（電極端部にて生じる電池の内部短絡）の発生を抑制することができるので、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができる。その結果、リチウムイオン二次電池の安全性をさらに向上させることができる。さらに、このように構成すれば、１８０℃の温度でも、セパレータ３０の溶融・流動化を抑制することもできるので、溶融・流動化に起因してセパレータ３０の孔が大きくなるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、電池内部が１８０℃に達した際に、何らかの理由で電極（正極１０）の破損が起こらなかった場合でも、セパレータ３０の孔が大きくなることに起因して、正負極の短絡箇所が広がるという不都合が生じるのを抑制することもできる。
（第１実施形態の変形例）
図１８は、第１実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる負極の断面図である。
第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態の構成において、電極群を構成する負極も、多層構造を有する負極集電体を用いて形成されている。具体的には、図１８に示すように、負極集電体２１は、上記正極集電体と同様、２枚の金属箔２４で絶縁性の樹脂層２３を挟んだ多層構造（三層構造）に形成されている。なお、金属箔２４は、本発明の「導電層」の一例であり、樹脂層２３は、本発明の「絶縁層」の一例である。
負極集電体２１を構成する金属箔２４は、たとえば、約４μｍ〜約１０μｍの厚みを有する銅箔または銅合金箔から構成されている。銅は、リチウムと合金化しにくいため、負極集電体２１の金属箔２４として好適に用いることができる。なお、上記金属箔２４は、銅箔または銅合金箔以外であってもよく、たとえば、ニッケル、ステンレス鋼、鉄などの金属箔、または、これらの合金からなる合金箔などから構成されていてもよい。
また、負極集電体２１の樹脂層２３は、たとえば、正極集電体１１の樹脂層１３（図７参照）と同じもの（正極集電体１１の樹脂層１３に用いることが可能なもの）を用いることができる。
なお、負極集電体２１においても、上記正極集電体１１と同様、樹脂層２３が介在されていない接続領域Ｍが形成されている。そして、正極集電体１１と同様に、タブ電極４２（図１５参照）が接続領域Ｍに溶接固定されている。
また、負極集電体２１の両面上には、上記第１実施形態で示した負極活物質層と同様の負極活物質層２２が形成されている。
第１実施形態の変形例のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
なお、第１実施形態の変形例で示したように、正極および負極の両方を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成してもよいが、正極および負極の少なくとも一方が、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成されていればよい。このため、たとえば、負極のみが、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成されていてもよいし、上記第１実施形態で示したように、正極のみが、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成されていてもよい。正極および負極の一方が、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成されている場合、正極が、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成されているのが好ましい。
（第２実施形態）
図１９は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図であり、図２０は、図１９の一部を拡大して示した断面図である。図２１は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図であり、図２２は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための図である。図２２では、金属箔の一部を剥離した状態を示している。次に、図１９〜図２２を参照して、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
この第２実施形態では、図１９および図２０に示すように、正極集電体１１の接続領域Ｍの形状が、上記第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態では、図２０〜図２２に示すように、樹脂層１３の一部がくり抜かれた構造とすることによって、樹脂層１３の所定領域（タブ電極４１が接続される領域と対応する領域）に、略矩形状の空隙８０が形成されている。この空隙８０は、複数の正極１０を積層させた際に、各正極１０の空隙８０が揃う（重なる）ように形成されている。
また、図２０および図２２に示すように、空隙８０を有する樹脂層１３が２枚の金属箔１４で挟まれることにより、空隙８０が形成されている領域に、樹脂層１３が介在されていない領域である接続領域Ｍが形成されている。そして、図１９〜図２１に示すように、タブ電極４１が、その一部が樹脂層１３と重なるように配置された状態で、集電体露出部１１ａの接続領域Ｍに溶接されている。その際、タブ電極４１との溶接部分の少なくとも一部に、各正極１０における樹脂層１３の空隙８０の箇所が含まれるように構成されている。これにより、上記第１実施形態と同様、積層された全ての正極１０がタブ電極４１に溶接固定される。
なお、この第２実施形態では、空隙８０の幅（Ｙ方向の幅）は、タブ電極４１の幅よりも大きくなるように形成されている。
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
第２実施形態では、上記のように、樹脂層１３の一部に略矩形状の空隙８０を設けることによって、この空隙箇所に樹脂層１３が介在されない領域である接続領域Ｍを形成することができる。このため、正極集電体１１の接続領域Ｍを、タブ電極４１の溶接固定に必要な領域面積とすることができるので、樹脂層１３が介在されていない領域（接続領域Ｍ）の面積を小さくすることができる。これにより、強度が低下する集電体（正極集電体１１）の領域面積をより効果的に小さくすることができるので、耐久性および耐振動性の低下を効果的に抑制することができる。
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
（第２実施形態の変形例）
図２３は、第２実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図である。図２４は、第２実施形態の変形例によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための図である。図２４では、金属箔の一部を剥離した状態を示している。
第２実施形態の変形例では、図２３および図２４に示すように、樹脂層１３の空隙８０の形状が、上記第２実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態の変形例では、樹脂層１３の端部（端辺）を略コの字状（略凹状）に切り抜いた（切り欠いた）形状に、空隙８０が形成されている。
第２実施形態の変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
（第３実施形態）
図２５は、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための図である。図２６は、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図であり、図２７は、図２６の一部を拡大して示した断面図である。図２８は、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極集電体を説明するための図である。図２５では、金属箔の一部を剥離した状態を示しており、図２８では、正極集電体の製造工程の一部を示している。次に、図２５〜図２８を参照して、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。
この第３実施形態では、図２５〜図２７に示すように、上記第１実施形態の構成において、正極集電体１１の樹脂層１３の空隙８０に、金属層１５０が配された構成となっている。より具体的には、この第３実施形態では、樹脂層１３が介在されていない接続領域Ｍにおいて、樹脂層１３の上面側の金属箔１４と下面側の金属箔１４とが、金属層１５０を介して、互いに電気的に接続されている。
樹脂層１３の空隙８０に配される金属層１５０は、金属箔１４と同材質の金属箔から構成されているのが好ましい。ただし、上記金属層１５０は、金属箔１４とは異なる材料から構成されていてもよい。また、金属層１５０の厚みは、樹脂層１３の厚みよりも大きくてもよいが、樹脂層１３の厚みと同程度か、樹脂層１３の厚みより小さい厚みであるのが好ましい。
なお、上記正極集電体１１は、上述したように、たとえば、フィルム状の樹脂層１３を２枚の金属箔１４で挟み込み、熱プレス等で圧接することで形成される。この際、図２８に示すように、樹脂層間に形成された空隙部分に金属層１５０を配置すれば、樹脂層１３が介在されていない接続領域Ｍに金属層１５０が配された正極集電体が得られる。
第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
第３実施形態では、上記のように、正極集電体１１の樹脂層１３の空隙８０に金属層１５０を配することによって、タブ電極４１が接続される接続領域Ｍにおいて、正極同士の導通を確保しつつ、樹脂層１３が介在されていない接続領域Ｍの機械的強度を向上させることができる。これにより、リチウムイオン二次電池の性能を最大限活用しながら、耐久性および耐振動性の低下を効果的に抑制することができる。加えて、リチウムイオン二次電池の安全性を効果的に向上させることもできる。
第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、非水系二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、リチウムイオン二次電池以外の非水系二次電池に本発明を適用してもよい。また、今後開発される非水系二次電池に本発明を適用することもできる。
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、集電体の樹脂層（絶縁層）にフィルム状の樹脂層を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、フィルム状以外に、たとえば、繊維状の樹脂層を用いてもよい。繊維状の樹脂層としては、たとえば、織布または不織布などからなる層が挙げられる。
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、正極および負極の少なくとも一方を、三層構造を有する集電体を用いて形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記集電体は、三層構造以外の多層構造に構成されていてもよい。たとえば、金属箔上にメッキ層などを形成することにより、三層以上の多層構造に構成されていてもよい。
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、電極群を収容する外装容器に扁平角形容器を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、外装容器の形状は、扁平角形以外であってもよい。たとえば、上記外装容器は、薄い扁平筒型、円筒型、角筒型等であってもよい。ただし、大型のリチウムイオン二次電池の場合、組電池として使用することが多いため薄い扁平型または角型であるのが好ましい。さらに、上記外装容器は、金属製の缶以外に、たとえば、ラミネートシートなどを用いた外装容器であってもよい。
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、正極（正極活物質層）よりも負極（負極活物質層）の方が大きくなるように構成した例を示したが、負極（負極活物質層）と正極（正極活物質層）とが同じ大きさになるように構成されていてもよい。ただ、正極（正極活物質層）よりも負極（負極活物質層）の方が大きくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されていれば、正極活物質層の形成領域（正極活物質領域）が、面積の大きい負極活物質層の形成領域（負極活物質領域）で覆われることにより、積層ずれの許容範囲を広げることもできる。
なお、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）において、タブ電極と電極との接続（溶接）は、接続領域Ｍを含む領域であればよく、たとえば、溶接部分の一部が、接続領域Ｍ以外の領域に位置していてもよい。すなわち、上記タブ電極は、接続領域Ｍの少なくとも一部を含む領域に溶接固定されていればよい。
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）において、外装容器の形状だけでなく、大きさや構造等についても種々変更することができる。また、電極（正極、負極）の形状、寸法、使用枚数なども、適宜変更することができる。さらに、セパレータの形状、寸法などについても、適宜変更することができる。セパレータの形状としては、たとえば、正方形または長方形等の矩形、多角形、円形等種々の形状が挙げられる。
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、集電体の両面に活物質層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、集電体の片面にのみ活物質層を形成してもよい。また、集電体の片面にのみ活物質層を形成した電極（正極、負極）を電極群の一部に含むように構成してもよい。
また、上記第１〜第３実施形態（変形例を含む）では、リチウムイオン二次電池の電解質として非水電解液を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、非水電解液以外のたとえばゲル状電解質、高分子固体電解質、無機固体電解質、溶融塩などを電解質として用いてもよい。
また、上記第２および第３実施形態では、正極の集電体（正極集電体）を、樹脂層（絶縁層）を含む多層構造に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、第１実施形態の変形例で示したように、負極の集電体（負極集電体）を、樹脂層（絶縁層）を含む多層構造に構成してもよい。また、正極および負極の両方の集電体を、それぞれ、多層構造に構成してもよい。
また、上記第２実施形態では、樹脂層の空隙の幅が、タブ電極の幅より大きくなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、樹脂層の空隙の幅は、タブ電極の幅より小さくなるように構成されていてもよいし、タブ電極の幅と同じになるように構成されていてもよい。また、樹脂層の空隙の形状は、矩形状以外に、円形状や楕円形状、多角形状等、適宜変更することができる。すなわち、樹脂層の空隙は、タブ電極を溶接可能な形状、大きさ等であればよい。
さらに、上記第３実施形態では、第１実施形態の構成において、樹脂層の空隙に金属層を配した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、第２実施形態の構成において、樹脂層の空隙に金属層を配した構成としてもよい。
なお、上記で開示された技術を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
５ 電極
１０ 正極（電極）
１１ 正極集電体
１１ａ 集電体露出部
１２ 正極活物質層
１３ 樹脂層（絶縁層）
１４ 金属箔（導電層）
２０ 負極（電極）
２１ 負極集電体
２１ａ 集電体露出部
２２ 負極活物質層
２３ 樹脂層（絶縁層）
２４ 金属箔（導電層）
３０ セパレータ
４１、４２ タブ電極
５０ 電極群
６０ 外装缶
６１ 底面部
６２ 側壁部
６３ 開口部
６４ 電極端子
６５ 注液孔
６６ 安全弁
６７ 折り返し部
７０ 封口板
８０ 空隙
１００ 外装容器
１５０ 金属層
Ｍ 接続領域

Claims (13)

  1. 絶縁層を導電層で挟んだ多層構造を有する集電体と、前記集電体上に形成された活物質層とを含む電極と、
    前記電極と電気的に接続されるタブ電極とを備え、
    前記集電体は、前記絶縁層が介在されていない接続領域を有し、
    前記絶縁層の前記接続領域側の端部は平面視で波打った形状であり、
    前記タブ電極は、前記絶縁層の一部と重なるようにして、前記集電体の前記接続領域に溶接固定されていることを特徴とする、非水系二次電池。
  2. 前記集電体は前記絶縁層が形成されていない絶縁層非形成領域を前記導電層間に有し、
    前記タブ電極との溶接部分の少なくとも一部に前記絶縁層非形成領域を含むことを特徴とする、請求項１に記載の非水系二次電池。
  3. 前記電極は、正極および負極を含み、
    前記正極および前記負極の少なくとも一方は、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の非水系二次電池。
  4. 前記正極が、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されている場合、前記正極における集電体の前記導電層は、アルミニウムから構成されており、
    前記負極が、多層構造を有する前記集電体を用いて形成されている場合、前記負極における集電体の前記導電層は、銅から構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の非水系二次電池。
  5. 前記集電体の絶縁層は、１２０℃での熱収縮率が、平面方向のいずれかの方向で１．５％以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
  6. 前記集電体の絶縁層は、フィルム状または繊維状の樹脂からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
  7. 前記集電体の絶縁層は、ポリオレフィン系樹脂のいずれかを含む樹脂、または、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミドのいずれかを含む樹脂、もしくは、これらの複合材料からなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
  8. 前記電極は、正極および負極を含むとともに、前記正極および前記負極の間に配されるセパレータをさらに備えており、
    前記セパレータは、前記絶縁層より高い熱変形温度を有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
  9. 前記電極は、正極および負極を含むとともに、前記正極および前記負極の間に配されるセパレータをさらに備えており、
    前記セパレータは、前記絶縁層より高い融点を有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
  10. 前記セパレータの熱収縮率は、前記絶縁層の熱変形温度以下において、１．０％以下であることを特徴とする、請求項８または９に記載の非水系二次電池。
  11. 前記セパレータの熱収縮率は、前記絶縁層の融点以下において、１．０％以下であることを特徴とする、請求項８または９に記載の非水系二次電池。
  12. 前記セパレータの１８０℃での熱収縮率は、１．０％以下であることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
  13. 前記セパレータは、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂のいずれかを含むことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
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