JP6929040B2 - リチウムイオン電池 - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン電池に関する。

リチウムイオン（二次）電池は、高容量で小型軽量な二次電池として、近年様々な用途に多用されている。電子機器の多様化や小型化に伴い、その電源として用いるリチウムイオン電池のフレキシブル化が求められている。フレキシブル化したリチウムイオン電池として、金属製の集電箔上にゲル状電解質層を形成し、ラミネートフィルム容器に収容した電池が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−４８０４１号公報

しかし、従来のフレキシブル化したリチウムイオン電池は、電池の屈曲が繰り返されることによって集電箔（集電体とも言う）が破損した場合に内部の活物質層が集電箔の外側に漏洩し、電池性能が急激に低下する懸念があり、電池外装材まで破損した場合には活物質によって周囲が汚染される懸念があった。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、電池の屈曲が繰り返されることによって集電箔が破損した場合に内部の活物質層が集電箔の外側に漏洩することがなく、電池性能が急激に低下することを防止できるリチウムイオン電池の提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねてきた結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、略平板状に形成された正極集電体、正極集電体に電気的に接続する正極活物質層、略平板状に形成された負極集電体、負極集電体に電気的に接続する負極活物質層及び正極活物質層と負極活物質層との間に配置されたセパレータを有する積層体からなる単セルを有する発電要素が電池外装材に内包されたリチウムイオン電池であって、前記正極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部、及び又は前記負極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部が多孔性基材により被覆されてなるリチウムイオン電池である。

本発明によれば、電池の屈曲が繰り返されることによって集電箔が破損した場合に内部の活物質層が集電箔の外側に漏洩することがなく、電池性能が急激に低下することを防止しでき、また集電箔と電池外装材が破損した場合でも活物質が電池外装材の外側に漏出することがなく、電池の周囲の汚染を防止したリチウムイオン電池を提供することができる。

本発明のリチウムイオン電池は、略平板状に形成された正極集電体、正極集電体に電気的に接続する正極活物質層、略平板状に形成された負極集電体、負極集電体に電気的に接続する負極活物質層及び正極活物質層と負極活物質層との間に配置されたセパレータを有する積層体からなる単セルを有する発電要素が電池外装材に内包されたリチウムイオン電池であって、前記正極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部、及び／又は前記負極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部が多孔性基材で被覆されてなるリチウムイオン電池である。

本発明において略平板状に形成された正極集電体及び負極集電体としては、それぞれ公知の金属集電体並びに特開２０１２−１５０９０５号公報及び国際公開番号ＷＯ２０１５／００５１１６号等に記載の公知の樹脂集電体等を用いることができる。

金属集電体としては、リチウムイオン電池に一般に使用する金属集電体を用いることができ、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン及びこれらの一種以上を含む合金並びにステンレス合金からなる群から選択される一種以上の金属からなる集電体等が挙げられる。
金属集電体の基材の形態は、薄板状、金属箔状及びメッシュ状のいずれであってもよく、金属集電体の基材の表面にスパッタリング、電着及び塗布等の手法により金属層を形成してもよい。

樹脂集電体は高分子材料を基材とする集電体であり、高分子材料としては、導電性高分子であってもよいし、導電性を有さない高分子であってもよい。

高分子材料のうち、導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリアニリン及びポリチオフェン等が挙げられ、導電性を有さない高分子としてはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。

なかでも電気的安定性の観点から、導電性を有さない高分子材料が好ましく、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）エポキシ樹脂及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が更に好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エポキシ樹脂及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。

樹脂集電体の基材として導電性を有さない高分子を用いる場合、樹脂集電体は導電性フィラーを含むことが好ましい。導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましく、カーボン材料［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ等）等］、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケル及びこれらの合金等からなる導電性フィラーが挙げられる。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。なかでも耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料及びニッケル、より好ましくはカーボン材料である。また、これらの導電性フィラーは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものであってもよい。導電性フィラーの形状は粒子状、繊維状及びこれらの凝集体のいずれの形状であってもよい。

樹脂集電体は、特開２０１２−１５０９０５号公報及び国際公開番号ＷＯ２０１５／００５１１６号等に記載の公知の方法で得ることができる。

本発明において、正極集電体及び負極集電体とそれぞれ電気的に接続する正極電極活物質層及び負極電極活物質層は、それぞれ正極電極活物質を積層して得られる正極電極活物質層及び負極電極活物質を積層して得られる負極電極活物質層である。

正極電極活物質は正極活物質粒子を含んでなり、正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎＯ₂及びＬｉＭｎ₂Ｏ₄）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ₂及びＶ₂Ｏ₅）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ₂及びＴｉＳ₂）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン及びポリカルバゾール）等が挙げられる。

負極電極活物質は負極活物質粒子からなり、負極活物質粒子としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）、炭素繊維、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリキノリン等）、スズ、シリコン、及び金属合金（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等）、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂等）等が挙げられる。

本発明のリチウムイオン電池において、正極活物質及び負極活物質は、それぞれ表面の少なくとも一部が被覆用樹脂及び必要により導電助剤を含む被覆剤で被覆されてなる被覆活物質粒子を含むことが好ましい。

電極活物質粒子の周囲が前記被覆剤で被覆さていると、電極の体積変化が緩和され、電極の膨脹を抑制することができ好ましい。被覆用樹脂としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂が好ましい。

前記被覆剤が含む導電助剤としては、導電性を有する材料を用いることができ、好ましい材料としては前記の導電性フィラーが挙げられる。
これらの導電助剤は１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。
また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボン材料であり、さらに好ましくはカーボン材料である。また導電助剤としては、粒子状、繊維状及びこれらの凝集体のいずれの形状であってもよく、セラミック材料及び樹脂材料等からなる非導電性フィラーの周りに導電性を有する材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでもよい。

導電助剤として繊維状の導電助剤を用いる場合、繊維状の導電助剤としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維及びピッチ系炭素繊維等）、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維及び有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。中でも炭素繊維が好ましい。

被覆活物質粒子は、活物質粒子を万能混合機に入れて３０〜５００ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂を含む樹脂溶液を１〜９０分かけて滴下混合し、さらに導電助剤を混合し、撹拌したまま５０〜２００℃に昇温し、０．００７〜０．０４ＭＰａまで減圧した後に１０〜１５０分保持することにより得ることができる。

正極電極活物質層及び負極電極活物質層は、正極活物質及び負極活物質をそれぞれ溶媒又は後述する電解液に分散させた電極スラリーを作成し、この電極スラリーを前記集電体に塗布する方法で得ることができる。前記集電体への塗布は、バーコーター、刷毛等の任意の塗工装置を用いて行うことができ、塗布した後、必要に応じて更に乾燥及び加熱プレス等を行っても良い。

前記電極スラリーには、必要に応じて導電助剤やバインダーを添加することができる。
前記電極スラリーに用いる溶媒としては、１−メチル−２−ピロリドン、メチルエチルケトン、ＤＭＦ、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。

前記電極スラリーにバインダーを添加する場合、バインダーとしてはデンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフロオロエチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の高分子化合物が挙げられる。

電極スラリー中のバインダーの含有量は、添加したバインダーの分だけ内部抵抗が増加してしまいうため、電極活物質の重量に基づいて５重量％未満が好ましく、０重量％であることが更に好ましい。

前記電極スラリーに導電助剤を添加する場合、導電助剤としては前記の被覆剤が含む導電助剤と同じものを用いることができ、好ましくは繊維状の導電助剤であり、更に好ましくは炭素繊維である。

前記電極スラリー中の導電助剤の含有量は、電池性能の観点から活物質の重量に基づいて０．５〜１５重量％が好ましく、１〜１０重量％が更に好ましい。
なお、電極スラリーに添加される導電助剤は、前記被覆剤が含む導電助剤とは別に添加される導電助剤であり、前記被覆剤が含む導電助剤は被覆活物質粒子と一体に存在しているのに対し、電極スラリーに添加された導電助剤は被覆活物質粒子とは別に存在していることで区別することができる。

正極活物質層と負極活物質層との間に配置されるセパレータとしては、一般にリチウムイオン電池に用いられる公知のセパレータを用いることができ、ポリエチレン、ポリプロピレン等、ポリオレフィン製の微多孔膜フィルム、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等が挙げられる

本発明のリチウムイオン電池は、正極集電体の有する少なくとも一つの面の全部及び／又は前記負極集電体の有する少なくとも一つの面の全部が多孔性基材により被覆されてなることを特徴とする。
多孔性基材であるため、形状の変化に対して容易に追従でき、集電体が破損する程の応力がリチウムイオン電池にかかった場合でも多孔性基材まで破損することがなく、さらに集電体が破損した場合であっても、前記多孔性基材が電池外装材の内側にあるため、活物質が電池外装材の外側に漏出することがなく、電池の周囲の汚染を防止することができる。

多孔性基材は独立孔を有する基材であっても連続孔を有する基材であっても良く、孔の構造は基材を貫通するものであっても基材の内部に止まるものであっても良い。これらの孔構造を有する多孔性基材としては、メッシュ状基材（織物、不織布及び編物等）及び独立気泡を有するスポンジ状基材（樹脂フォーム等）等が挙げられ、漏洩防止の観点からメッシュ状基材であることが好ましい。

多孔性基材としては導電性を有する多孔性基材及び絶縁性である多孔性基材が挙げられ、導電性を有する多孔性基材としては、導電性繊維の織物、導電性繊維の不織布及び導電化した樹脂フォーム等が挙げられる。

導電性繊維の織物である場合、織り方は特に限定されるものではなく、平織り、綾織り、朱子織り、パイル織り等で織られた織物が使用可能である。
また、織物に代えて導電性繊維からなる編物を用いてもよい。編物の編み方は特に限定されるものではなく、横編、縦編、丸編等で編まれた編物が使用可能である。
導電性繊維としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維及びピッチ系炭素繊維等）、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、合成繊維等の有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、合成繊維等の有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では金属繊維が好ましい。

導電性繊維の不織布としては、前記の導電性繊維を用いた不織布等が挙げられる。

導電化した樹脂フォームとしては、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム及びポリプロピレンフォーム等からなる基材の表面にスパッタリング、電着、めっき処理及び塗布等の手法により金属層を設けて導電化した樹脂フォームが挙げられ、なかでもポリウレタンフォームの表面をニッケル等の金属でめっき処理してなる発泡樹脂であることが好ましい

多孔性基材のうち絶縁性の基材としては、導電性を有さない合成樹脂繊維の織物及び導電性を有さない樹脂フォーム等が挙げられる。
導電性を有さない合成樹脂繊維としては、前記の樹脂集電体の基材として例示した導電性を有さない高分子材料から得られる繊維が挙げられ、なかでもポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）エポキシ樹脂及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）から得られる繊維が更に好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エポキシ樹脂及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）から得られる繊維である。
導電性を有さないシート状樹脂フォームとしては、前記の導電化した樹脂フォームに用いられる基材等と同じものが挙げられる。

なお、多孔性基材の形状は、前記正極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部、又は前記負極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部を被覆できる面積を有する基材であれば制限はないが、シート状であることが好ましい。
多孔性基材がシート状である場合の基材の厚さは、機械的強度等の観点から、１０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
なお、シート状である多孔性基材の厚さはレーザー膜厚計によって測定される。

多孔性基材として織物、編物及び不織布を用いる場合、その開口径（目開きとも言う）は、活物質の漏洩防止等の観点から、２０μｍ以下であることが好ましい。開口径は織物、編物及び不織布を構成する縦線と横線とが交差して形成された正方形１目当たりの幅を意味し、多孔質シート状基材において２５．４ｍｍの幅に中にある線の数と線径とから計算する方法又は多孔性シート状基材の表面を走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡等によって拡大測定して視野に含まれる正方形のうち少なくとも１０個の正方形の幅の平均値を計算する方法で得られる。

多孔性状基材として織物、編物及び不織布を用いる場合、その開口率（開孔率とも言う）は、多孔質基材の機械的強度及び折り曲げ時の活物質漏洩防止等の観点から３０％以上５０％以下であることが好ましい。
開口率は、多孔性基材全体に対する開口部の面積の割合を意味し、上記の開口径及び線と線との間隔とから計算する方法又は多孔性基材を光学顕微鏡等によって拡大観察して単位面積中の開口部の面積を画像解析等により求める方法で得られる。

多孔性基材として織物、編物及び不織布を用いる場合、その透気度は電気性能及び活物質の漏洩防止等の観点から１００ｃｆ／ｍ以上であることが好ましい。
なお、多孔性基材の透気度はＪＩＳ規格Ｐ８１１７（紙及び板紙−透気度及び透気抵抗試験方法）によって測定される。

多孔性基材として樹脂フォームを用いる場合、その空隙率は電気性能及び活物質の漏洩防止等の観点から５０％以下であることが好ましい。
なお、多孔性基材の空隙率は以下の方法により算出される。
［空隙率の測定方法］
多孔性基材の断面を走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡等によって拡大測定し、得られた画像を画像解析装置によって２値化して視野に含まれる空隙部分の合計面積を求め、観察断面全体に対する空隙部分の合計面積の割合を計算し、その断面における空隙率を求めた。厚さ方向に断面を変えて少なくとも１０断面について同様に測定を行い、測定した断面における空隙率の平均値を求めて多孔性基材の空隙率とする。

電気特性等の観点から、多孔性基材が被覆する面は、前記正極集電体が有する面であって正極電極活物質層と電気的に接続する正極集電体の第１面の全部、及び／又は負極集電体が有する面であって負極電極活物質層と電気的に接続する負極集電体の第１面の全部であり、多孔性基材は、導電性を有するメッシュ状基材であることが好ましい。

活物質の漏洩防止及び電気特性等の観点から、多孔性基材が被覆する面は、前記正極集電体の第１面の裏面である正極集電体の第２面の全部、及び／又は負極集電体の第１面の裏面である負極集電体の第２面の全部であり、多孔性基材は、絶縁性であるメッシュ状基材又は導電性を有するメッシュ状基材であることが好ましい。

活物質の漏洩防止等の観点から、多孔性基材は、前記積層体の側面の一部であって前記正極活物質層の側面の少なくとも一部、及び／又は前記積層体の側面の一部であって前記負極活物質層の側面の少なくとも一部を、多孔性基材が被覆する前記正極集電体の有する面、及び／又は多孔性基材が被覆する前記負極集電体の有する面と連続的に被覆することが好ましい。
多孔性基材が、正極活物質層及び／又は負極活物質層の側面を被覆すると単電池の側面から活物質が剥離し、外部に漏洩することを防止でき好ましい。

本発明のリチウムイオン電池が有する発電要素は、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体を順に積層した積層体からなる単セルを有するが、発電要素が有する単セルは一つであっても、二つ以上であってもよく、発電要素が二つ以上の単セルを有する場合、単セル同士の電気的接続は直列であることが好ましく、単セルを直列に積層した積層セルを有することが更に好ましい。

前記発電要素が二つ以上の単セルを直列に積層した積層セルを有する場合、多孔性基材により被覆される面を有する正極集電体及び負極集電体は、発電要素が有する正極集電体及び負極集電体のうち、電池外装材に最も近い正極集電体及び負極集電体であることが好ましい。
多孔性基材が、電池外装材に最も近い正極集電体及び負極集電体が有する面の全部を被覆すると外部への活物質の漏出防止と使用する多孔性基材を減らすことに単位体積あたりの容量の向上とが両立できて好ましい。

本発明のリチウムイオン電池は、表面に正極活物質層を配置した正極集電体、セパレータ及び表面に負極活物質層を配置した負極集電体とを順に有し、多孔性基材を必要な場所に積層した積層体をセル容器に収納し、電解液を注入し、セル容器を密封することでも得られる。

電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する電解液を使用することができる。

電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆及びＬｉＣｌＯ₄等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂及びＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはＬｉＰＦ₆である。

非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。

非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、さらに好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(ＰＣ)、またはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液である。

次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。

＜実施例１＞
カーボンナノファイバー［昭和電工（株）製］０．１部、コバルト酸リチウム５部及びエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを１：１の体積比で混合した混合溶液に１ｍｏｌ／Ｌの濃度でＬｉＰＦ₆を溶解して得た電解液０．９部を混錬機を用いて混合して正極活物質混合物を調整した。調整した正極活物質混合物をステンレス板の上に広げ、プレス機を用いて４０ＭＰａの圧力で正極活物質混合物を１００ｍｍ×７ｍｍ×１ｍｍの大きさに成型してリチウムイオン二次電池用正極を作製した。
次いで、黒鉛粉末［日本黒鉛工業（株）製］５部と前記の電解液１．６６部とを混錬機を用いて混合して負極活物質混合物を調整した。得られた負極活物質混合物をステンレス板の上に広げ、プレス機を用いて４０ＭＰａの圧力で負極活物質混合物を１００ｍｍ×７ｍｍ×１ｍｍの大きさに成型してリチウムイオン二次電池用負極を作製した。
次いで、１００ｍｍ×７ｍｍに切断したアルミニウム電解箔、１００ｍｍ×７ｍｍに切断したステンレス製金網（２３００Ｍｅｓｈ、線径：３０μｍ、開口径：１０μｍ、厚み：３００μｍ）、作製したリチウムイオン二次電池用正極、１３０ｍｍ×２０ｍｍに切断したセパレー０タ（セルガード２５００：ポリプロピレン製）、作製したリチウムイオン二次電池用負極、１００ｍｍ×７ｍｍに切断したステンレス製金網（２３００Ｍｅｓｈ、線径：３０μｍ、開口径：１０μｍ、厚み：３００μｍ）及び１００ｍｍ×７ｍｍに切断した銅電解箔を順番に積層し、これをリチウムイオン電池用アルミラミネート箔で覆い、ヒートシーラーで三箇所を熱融着した後、真空封止機（ＴＯＳＥＩ製ＴＯＳＰＡＣＫ Ｖ−３０７ＧＩＩ）を用いて真空度９９％で熱融着封止して本発明のリチウムイオン電池を得た。

＜リチウムイオン電池の折り曲げ性試験＞
実施例１で得られた本発明のリチウムイオン電池の外装にカッターナイフで長さ１０ｍｍの切り込みを入れ、リチウムイオン電池の両端をそれぞれ右手と左手とを用いて保持し、合計１００回の折り曲げ操作を行った。その後、切り込み部からの電極活物質が漏れているかどうかを目視で観察したが、電極活物質の漏洩は確認できなかった。

＜比較例１＞
１００ｍｍ×７ｍｍに切断したステンレス製金網（２３００Ｍｅｓｈ、線径：３０μｍ、開口径：１０μｍ、厚み：３００μｍ）を用いないこと以外は実施例１と同様に行い、比較用の本発明のリチウムイオン電池を得た。

比較例１で得られた比較用のリチウムイオン電池についても実施例１のリチウムイオン電池と同様に折り曲げ操作を行った。切り込み部を目視で観察した結果、電極活物質が漏れ出ていることが確認された。

本発明のリチウムイオン電池は、多孔性シート状基材を有することにより折り曲げ操作による外装容器の破損があった場合でも活物質の漏洩を防止することが出来る。そのため、携帯電話及びウェアラブル機器等に用いるリチウムイオン電池として有用である。

Claims (5)

1. 略平板状に形成された正極集電体、正極集電体に電気的に接続する正極活物質層、略平板状に形成された負極集電体、負極集電体に電気的に接続する負極活物質層及び正極活物質層と負極活物質層との間に配置されたセパレータを有する積層体からなる単セルを有する発電要素が電池外装材に内包されたリチウムイオン電池であって、
   前記正極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部、及び／又は前記負極集電体の有する二つの最大平面のうち少なくとも一つの面の全部が多孔性基材により被覆されており、
   前記正極集電体及び前記負極集電体は、いずれも、前記多孔性基材と接合されておらず、かつ、貫通孔を有しておらず、
   前記多孔性基材は、前記セパレータと直接接触していないリチウムイオン電池。
2. 略平板状に形成された正極集電体、正極集電体に電気的に接続する正極活物質層、略平板状に形成された負極集電体、負極集電体に電気的に接続する負極活物質層及び正極活物質層と負極活物質層との間に配置されたセパレータを有する積層体からなる単セルを有する発電要素が電池外装材に内包されたリチウムイオン電池であって、
   前記正極集電体が有する最大平面であって正極活物質層と電気的に接続する面である正極集電体の第１面の全部、及び／又は負極集電体が有する最大平面であって負極活物質層と電気的に接続する面である負極集電体の第１面の全部が多孔性基材により被覆されてなり、多孔性基材が導電性を有するメッシュ状基材であり、
   前記正極集電体及び前記負極集電体は、いずれも、前記多孔性基材と接合されておらず、かつ、貫通孔を有しておらず、
   前記多孔性基材は、前記セパレータと直接接触していないリチウムイオン電池。
3. 前記正極集電体の第１面の裏面である正極集電体の第２面の全部、及び／又は負極集電体の第１面の裏面である負極集電体の第２面の全部が多孔性基材により被覆されてなり、多孔性基材が絶縁性であるメッシュ状基材又は導電性を有するメッシュ状基材である請求項２に記載のリチウムイオン電池。
4. 前記積層体の側面の一部であって前記正極活物質層の側面の少なくとも一部、及び／又は前記積層体の側面の一部であって前記負極活物質層の側面の少なくとも一部が多孔性基材により連続的に被覆されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のリチウムイオン電池。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のリチウムイオン電池であり、前記発電要素が二つ以上の単セルを直列に積層した積層セルを有し、多孔性基材により被覆される面を有する正極集電体及び／又は負極集電体が、発電要素が有する正極集電体及び負極集電体のうち、電池外装材に最も近い正極集電体及び／又は負極集電体であるリチウムイオン電池。