JP2016143550A - Zigzag-folded laminate structure of secondary battery and battery module - Google Patents

Zigzag-folded laminate structure of secondary battery and battery module Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zigzag-folded laminate structure of a secondary battery that can suppress excessive temperature increase even when a large foreign matter such as a peg or the like sticks to induce internal short-circuiting, and thus is excellent in safety, and a battery module comprising the zig-zag folded laminate structure.SOLUTION: A zig-zag laminate structure (A) of a secondary battery is configured by interposing plural positive electrode plates (1) each containing a positive electrode active material and plural negative electrode plates (2) each containing a negative electrode active material in a zig-zag folded separator (3). The separator has plural projection portions (32) projecting from the positive electrode plates and the negative electrode plates, and at least a part of the projection portion has a stress fracture portion (4) having smaller tensile fracture strength than the remaining portion.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、二次電池の積層構造において安全性に優れたつづら折り積層体構造、及びこのつづら折り積層体構造からなる電池モジュールに関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a zigzag folded laminate structure excellent in safety in a laminated structure of a secondary battery, and a battery module comprising the zigzag folded laminate structure.

近年、携帯電話やノートパソコンなどの電子機器および車載用電源などに用いる二次電池に対する高エネルギー密度化が要求されている。この観点から高エネルギー密度化が可能なリチウム二次電池が広く普及している。リチウム二次電池は、正極、負極、これらの間に介在するセパレータおよび非水電解質を具備する。   In recent years, there has been a demand for higher energy density for secondary batteries used in electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers and in-vehicle power supplies. From this viewpoint, lithium secondary batteries capable of increasing the energy density are widely used. A lithium secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed therebetween, and a nonaqueous electrolyte.

一般に電池の内部で比較的抵抗値が低い短絡が発生した場合、短絡点に大電流が集中して流れるため、電池の発熱が加速して過熱に至ることがある。エネルギー密度の高いリチウム二次電池では、このような現象を回避するために、製造上の観点のほかに、電池構成上の観点からも様々な安全対策がなされている。   In general, when a short circuit having a relatively low resistance value occurs inside the battery, a large current flows in a concentrated manner at the short-circuit point, so that the heat generation of the battery may accelerate and lead to overheating. In a lithium secondary battery having a high energy density, in order to avoid such a phenomenon, various safety measures are taken from the viewpoint of the battery configuration in addition to the viewpoint of manufacturing.

その一つとして、電池が内部短絡を起こしたときの発熱により、細孔が閉塞してイオン交換の遮断を行うシャットダウン機能が付与されたセパレータが一般的に用いられている。これは、シャットダウン機能により短絡電流が流れなくなるため発熱が停止するというものである。   As one of them, a separator having a shutdown function for blocking pores due to heat generated when a battery causes an internal short circuit and blocking ion exchange is generally used. This is because heat generation stops because the short-circuit current does not flow due to the shutdown function.

また、特許文献１には、正極と負極がその間にセパレータが介在された状態で積層されている電極組立体を電池ケースに内蔵した後、電池ケースを封止して製造される二次電池であり、セパレータの外周面の少なくとも一部を余剰部として、電池ケースの封止部と共に一緒に固定させる技術が開示されている。これは、セパレータ余剰部を電池ケースの封止部に固定することにより、電池の異常発熱の際にセパレータの収縮を抑制し、セパレータを中心に対面している正極と負極が接触して短絡することを防止するものである。   Patent Document 1 discloses a secondary battery that is manufactured by enclosing an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween, and then sealing the battery case. A technique is disclosed in which at least a part of the outer peripheral surface of the separator is used as a surplus part and fixed together with the sealing part of the battery case. This is because the separator excess part is fixed to the sealing part of the battery case to suppress the shrinkage of the separator in the event of abnormal heat generation of the battery, and the positive electrode and the negative electrode facing each other centering on the separator are short-circuited. This is to prevent this.

しかしながら、これらの技術による安全対策であったとしても、短絡部の発熱が大きい場合には、シャットダウンが機能する前にセパレータを溶融させてセパレータに大きな穴を開けるメルトダウンを引き起こす虞がある。メルトダウンにより正極と負極とが短絡すると、更なる過熱を引き起こし、場合によっては電池が発火又は発煙し非常に危険である。   However, even if these techniques are safety measures, if the heat generation in the short-circuited portion is large, there is a possibility that the separator is melted before the shutdown function to cause meltdown that opens a large hole in the separator. When the positive electrode and the negative electrode are short-circuited due to meltdown, further overheating is caused. In some cases, the battery ignites or smokes, which is very dangerous.

例えば、釘等の導電体が外装体に刺さり電池を貫通する等不慮の事態はまず起こり得ないが理論的には生起しうる異常事態である。このような異常事態においては、電池内で負極と一体的に導通した釘が正極と短絡することとなる。この際、電池が充電されていない状態であれば何ら支障はないものの、充電された状態では高容量、高電圧というリチウム二次電池の特性が、逆に安全性維持の観点からはマイナス要因となる。   For example, an unexpected situation such as a nail or other conductive material sticking into the exterior body and penetrating the battery cannot occur at first, but is an abnormal situation that can theoretically occur. In such an abnormal situation, the nail that is integrated with the negative electrode in the battery is short-circuited with the positive electrode. At this time, there is no problem as long as the battery is not charged, but in the charged state, the characteristics of the lithium secondary battery such as high capacity and high voltage are negative factors from the viewpoint of maintaining safety. Become.

すなわち、リチウム二次電池にあって、正極活物質はＬｉＣｏＯ2等のリチウムと遷移金属、若しくはリチウムと遷移金属と非遷移金属との複合酸化物からなる。このような活物質は金属酸化物であるために比較的抵抗値が高く、短絡電流の通過により自身の温度が上昇し易い。また、充電時の正極活物質は、リチウムがイオン化してある程度離脱した不安定な状態となっている。よって、正極活物質は自身の温度上昇により分解して酸素を生じ、この酸素と正極活物質を塗工したアルミニウム箔や有機溶媒からなる電解液が激しく反応して、急激な温度上昇を引き起こす虞れを考慮する必要がある。   That is, in the lithium secondary battery, the positive electrode active material is composed of a composite oxide of lithium and a transition metal or lithium, a transition metal, and a non-transition metal such as LiCoO2. Since such an active material is a metal oxide, it has a relatively high resistance value, and its temperature is likely to rise due to passage of a short-circuit current. Further, the positive electrode active material at the time of charging is in an unstable state in which lithium is ionized and released to some extent. Therefore, the positive electrode active material decomposes with its own temperature rise to generate oxygen, and the oxygen and the electrolyte solution composed of the aluminum foil coated with the positive electrode active material or the organic solvent may react violently to cause a rapid temperature rise. It is necessary to consider this.

あるいは、釘等の導電体が外装体に刺さった際に電池内の有機溶媒からなる電解液が噴出し、外気の酸素と接触した電解液が、短絡に起因する急激な温度上昇を引き起こした釘周辺の熱により発火する虞を考慮する必要がある。   Or, when a conductor such as a nail pierces the exterior body, an electrolyte made of an organic solvent in the battery spouts out, and the electrolyte in contact with oxygen in the outside air causes a rapid temperature rise due to a short circuit It is necessary to consider the risk of fire from surrounding heat.

したがって、リチウム二次電池の安全性を向上するための努力には際限は無く、上記のような異常事態となった場合でも、内部短絡による電池温度の過度な上昇を抑制しうる、安全性に優れた二次電池の開発が望まれている。   Therefore, there is no limit to the efforts to improve the safety of lithium secondary batteries, and even in the case of abnormal situations as described above, it is possible to suppress an excessive rise in battery temperature due to an internal short circuit. Development of an excellent secondary battery is desired.

特開２００７−３１１３２３号公報JP 2007-31323 A

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、釘のような大きな異物が刺さって内部短絡が起こった場合であっても、電池の過度な温度上昇を抑制しうる、安全性に優れた二次電池のつづら折り積層体構造、及びこのつづら折り積層体構造からなる電池モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to be able to suppress excessive temperature rise of the battery even when a large foreign object such as a nail is stuck and an internal short circuit occurs. An object of the present invention is to provide a zigzag folded laminate structure of a secondary battery excellent in performance and a battery module comprising the zigzag folded laminate structure.

上記課題を解決するために本発明は、正極活物質を含む複数の正極板と負極活物質を含む複数の負極板を、つづら折り状に折り返されたセパレータに、正極板及び負極板を挟み込んでなる二次電池のつづら折り積層体構造であって、セパレータは、正極板及び負極板から突出した複数の突出部を有し、突出部の少なくとも一部には、残部よりも引張破断強度が小さい応力破断部を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention comprises a plurality of positive electrode plates containing a positive electrode active material and a plurality of negative electrode plates containing a negative electrode active material sandwiched between a positively folded plate and a separator folded back in a zigzag manner. The separator has a zigzag laminated structure of a secondary battery, wherein the separator has a plurality of protrusions protruding from the positive electrode plate and the negative electrode plate, and at least a part of the protrusions has a stress rupture having a smaller tensile rupture strength than the remainder. It has the part.

本発明は二次電池の積層体構造としてつづら折り積層体構造を採用している。つづら折り積層体構造は、帯状のセパレータをつづら折り状に折り返し、畳み込まれたセパレータの間に正極板及び負極板を挟み込んだ構造をなす。一般につづら折り積層体構造では、セパレータは挟み込まれる正極板及び負極板から突出するようにして折り返される。すなわち、つづら折り積層体構造では、正極板及び負極板の積層方向に対して直交する方向における両端部に、セパレータの突出部が存在している。このセパレータの突出部は、正極板及び負極板を間に介在させていないため、電池性能に寄与していない部分である。   The present invention employs a zigzag laminated structure as the laminated structure of the secondary battery. The zigzag laminated structure has a structure in which a belt-like separator is folded in a zigzag shape, and a positive electrode plate and a negative electrode plate are sandwiched between the folded separators. In general, in a zigzag laminated structure, the separator is folded back so as to protrude from the sandwiched positive electrode plate and negative electrode plate. That is, in the zigzag laminated structure, the protruding portions of the separator exist at both ends in the direction orthogonal to the stacking direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate. The protruding portion of the separator is a portion that does not contribute to the battery performance because the positive electrode plate and the negative electrode plate are not interposed therebetween.

本発明は、複数存在する突出部の少なくとも一部に、その他のセパレータ部分よりも引張破断強度が小さい応力破断部を有している。つまり、本発明では、釘刺し等の不慮の異常事態において、電池性能に対する影響が小さいと考えられる突出部を破断し易くする構造を採っている。   In the present invention, a stress rupture portion having a tensile rupture strength smaller than that of other separator portions is provided on at least a part of the plurality of projecting portions. That is, the present invention adopts a structure that makes it easy to break a protruding portion that is considered to have a small effect on battery performance in an unexpected abnormal situation such as nail penetration.

例えば釘が電池に刺さった場合に、この釘に短絡電流が集中し、釘周辺の発熱量が増大する。このような場合、釘に集中する短絡電流を分散させることができれば、釘に流れる短絡電流を低減させることができ、電流の２乗に比例して大きくなる発熱量も低減できる。   For example, when a nail pierces a battery, short-circuit current concentrates on the nail, and the amount of heat generated around the nail increases. In such a case, if the short-circuit current concentrated on the nail can be dispersed, the short-circuit current flowing in the nail can be reduced, and the amount of heat that increases in proportion to the square of the current can also be reduced.

そこで、本発明者は、釘が電池に刺さるような不慮の異常事態において、釘が刺さった場所とは異なる場所で意図的に内部短絡を起こさせ、釘が刺さった主たる内部短絡点に集中する短絡電流を分散させて、主たる内部短絡点に流れる短絡電流を低減させることを検討した。そして本発明者は、この意図的な短絡を起こさせるため、電池性能に対する影響が小さいと考えられるつづら折り積層体構造の突出部に、セパレータの残部よりも引張破断強度が小さい応力破断部を設けた。   Therefore, the present inventor intentionally causes an internal short-circuit in a place different from the place where the nail is stuck, and concentrates on the main internal short-circuit point where the nail is stuck in an unexpected abnormal situation where the nail is stuck in the battery. We studied to reduce the short-circuit current flowing to the main internal short-circuit points by dispersing the short-circuit current. And in order to raise | generate this intentional short circuit, this inventor provided the stress fracture part whose tensile fracture strength is smaller than the remainder of a separator in the protrusion part of the zigzag laminated structure considered that the influence with respect to battery performance is small .

この応力破断部は釘刺し等の不慮の異常事態により破断するように設けられている。よって、応力破断部が破断することにより、応力破断部近傍の正極と負極を短絡させることができる。これにより、突出部のセパレータが破断することで突出部近傍の正極と負極の内部短絡点を意図的に作り出せ、主たる内部短絡点（釘が刺さった部位又は圧壊した部位）に流れる短絡電流を分散させることで、主たる内部短絡における過度な温度上昇を抑制させることができる。したがって、たとえ釘刺しや圧壊等の不慮の異常事態が発生したとしても、本発明であれば、電池が発火することを抑制でき、安全性に優れた効果を奏する。   This stress rupture portion is provided so as to be broken by an unexpected abnormal situation such as nail penetration. Therefore, when the stress rupture portion is ruptured, the positive electrode and the negative electrode near the stress rupture portion can be short-circuited. As a result, the internal separator of the positive and negative electrodes in the vicinity of the protrusion can be created intentionally by breaking the separator at the protrusion, and the short-circuit current flowing through the main internal short-circuit (site where the nail is pierced or collapsed) is distributed. By making it, the excessive temperature rise in the main internal short circuit can be suppressed. Therefore, even if an unexpected abnormal situation such as nail penetration or crushing occurs, the present invention can suppress the ignition of the battery, and has an excellent safety effect.

本発明の一実施形態におけるつづら折り積層体構造を模式的に表した分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which represented typically the zigzag laminated body structure in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるつづら折り積層体構造を模式的に表した斜視図である。It is the perspective view which represented typically the zigzag laminated body structure in one Embodiment of this invention. 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。It is III-III sectional drawing in FIG. 本発明のつづら折り積層体構造に釘が刺さった状態を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the state in which the nail pierced the zigzag folded laminated body structure of this invention. 本発明の一実施形態であるつづら折り積層体構造を有する電池セルの斜視図である。It is a perspective view of the battery cell which has a zigzag laminated structure which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態であるつづら折り積層体構造を有する電池セルを電池モジュールに適用した例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the example which applied the battery cell which has a zigzag folded laminated body structure which is one Embodiment of this invention to the battery module.

以下、図１〜図６を参照しながら本発明の二次電池のつづら折り積層体構造、及びこのつづら折り積層体構造からなる電池モジュールの好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事項は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、説明の便宜上、図１及び図２において積層する突出部はＸ方向において離間しているが、実際は隙間なく積層している。   A preferred embodiment of a zigzag folded laminate structure of a secondary battery of the present invention and a battery module comprising this zigzag folded laminate structure will be described below with reference to FIGS. It should be noted that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. For convenience of explanation, the protruding portions to be stacked in FIGS. 1 and 2 are separated in the X direction, but are actually stacked without a gap.

本発明の実施形態における二次電池のつづら折り積層体構造Ａは、正極板１、負極板２、及びセパレータ３を備えている。   The zigzag laminated structure A of the secondary battery in the embodiment of the present invention includes a positive electrode plate 1, a negative electrode plate 2, and a separator 3.

（正極板）
正極板１は矩形状であり、正極活物質、導電助剤、及びバインダ等を含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）を正極集電体の両面の一部表面に形成した構造を有する。また、正極集電体は、セパレータ３から突出し、かつ、正極合剤層が形成されていない正極集電体が露出した矩形状の正極端子１１を有する。なお、正極端子１１は、正極集電体の一部に設けられるタブ状であってもよい。この場合、正極端子１１がセパレータ３から突出し、セパレータ３内に位置する正極集電体には表面全面に正極合剤層が形成されていることが望ましい。 (Positive electrode plate)
The positive electrode plate 1 has a rectangular shape, and has a structure in which layers (positive electrode mixture layers) made of a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and the like are formed on partial surfaces of both surfaces of the positive electrode current collector. Have The positive electrode current collector has a rectangular positive electrode terminal 11 protruding from the separator 3 and exposed from the positive electrode current collector on which the positive electrode mixture layer is not formed. The positive electrode terminal 11 may have a tab shape provided in a part of the positive electrode current collector. In this case, it is desirable that the positive electrode terminal 11 protrudes from the separator 3 and a positive electrode mixture layer is formed on the entire surface of the positive electrode current collector located in the separator 3.

正極活物質は、リチウム二次電池の正極活物質として使用できることが知られているリチウムイオンを吸蔵・放出できる各種の材料の１種または２種以上を、特に制限なく使用することができる。このような正極活物質は、例えば、Ｌｉ1+xＭＯ2（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｍｇ等）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4等や元素の一部を他の元素で置き換えたスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、およびＬｉＭＰＯ4（Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ等）で表されるオリビン型リチウム含有遷移金属複合酸化物等のいずれかからなることが望ましい。 As the positive electrode active material, one or more of various materials that can occlude / release lithium ions, which are known to be usable as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, can be used without particular limitation. Such a positive electrode active material includes, for example, lithium having a layered structure represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, etc.) Transition metal oxides, LiMn 2 O 4 and the like, spinel lithium manganese oxides in which some of the elements are replaced with other elements, and olivine represented by LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe, etc.) It is desirable to consist of any one of type lithium-containing transition metal composite oxides and the like.

正極集電体は、矩形状の導電性材料からなり、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔等であることが好ましい。正極集電体の厚みは、電池の大きさおよび容量によって異なるが、例えば１〜２０μｍであることが望ましい。   The positive electrode current collector is made of a rectangular conductive material, and is preferably an aluminum foil, an aluminum alloy foil, or the like, for example. The thickness of the positive electrode current collector varies depending on the size and capacity of the battery, but is preferably 1 to 20 μm, for example.

導電助剤は、導電性を有するものであれば特に限定されない。そして、導電材は必要に応じて用いられる。導電材は電池内の雰囲気下で必要な安定性を有し、かつ高温焼成に適した材料であることが望ましい。例えば、耐酸化性の高い金属又は合金、あるいは炭素材料を用いるのが好ましい。ここで、耐酸化性の高い金属又は合金とは、具体的に金属であれば、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、ニッケル等であることが好ましい。合金であれば、銀、パラジウム、金、白金、銅、アルミニウム、ニッケルから選ばれる２種以上の金属からなる合金であることが好ましい。また、これらの酸化物であることも望ましい。炭素材料とは、具体的に黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、及び繊維状炭素であることが好ましい。   A conductive support agent will not be specifically limited if it has electroconductivity. The conductive material is used as necessary. The conductive material is desirably a material having the necessary stability under the atmosphere in the battery and suitable for high-temperature firing. For example, it is preferable to use a metal or alloy having high oxidation resistance, or a carbon material. Here, the metal or alloy having high oxidation resistance is preferably silver, palladium, gold, platinum, aluminum, nickel or the like if it is specifically a metal. If it is an alloy, it is preferable that it is an alloy which consists of 2 or more types of metals chosen from silver, palladium, gold | metal | money, platinum, copper, aluminum, and nickel. These oxides are also desirable. Specifically, the carbon material is preferably graphite, acetylene black, carbon black, and fibrous carbon.

バインダは、特に限定されるものではないが、例えば、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム系バインダや、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール等の熱可塑性樹脂が挙げられる。   The binder is not particularly limited. For example, rubber binders such as styrene-butadiene rubber, fluorine-containing resins such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polyacrylate, and polyvinyl alcohol. And other thermoplastic resins.

正極板１は、次の方法によって作製され得る。上述した正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含む正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。この組成物を矩形状の正極集電体に、正極端子１１となる部分以外に間欠的に塗布して乾燥させる。必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みを調整してもよい。このようにして得られた矩形状の正極基材を所定形状に切断して、正極端子１１を有する正極板１が得られる。   The positive electrode plate 1 can be produced by the following method. A paste-like or slurry-like composition in which the above-mentioned positive electrode active material, a conductive additive, and a positive electrode mixture containing a binder are uniformly dispersed using a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). (The binder may be dissolved in a solvent). This composition is intermittently applied to a rectangular positive electrode current collector other than the portion to be the positive electrode terminal 11 and dried. You may adjust the thickness of a positive mix layer by press processing as needed. The thus obtained rectangular positive electrode base material is cut into a predetermined shape, whereby the positive electrode plate 1 having the positive electrode terminal 11 is obtained.

正極板１における正極合剤層の厚みは、片面当たり、３０〜１００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質：９０〜９８質量部、導電助剤：１〜５質量部、バインダ：１〜５質量部であることが望ましい。   The thickness of the positive electrode mixture layer in the positive electrode plate 1 is preferably 30 to 100 μm per side. Moreover, as for content of each structural component in a positive mix layer, it is desirable that they are positive electrode active material: 90-98 mass parts, conductive support agents: 1-5 mass parts, binder: 1-5 mass parts.

（負極板）
負極板２は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極活物質を含有する層（負極合剤層）を負極集電体の両面の一部表面に形成した構造を有する。また、負極集電体は、セパレータ３から突出し、かつ、負極合剤層が形成されていない負極集電体が露出した負極端子２１を有する。なお、負極端子２１は、負極集電体の一部に設けられるタブ状であってもよい。この場合、負極端子２１がセパレータ３から突出し、セパレータ３内に位置する負極集電体には表面全面に負極合剤層が形成されていることが望ましい。 (Negative electrode plate)
The negative electrode plate 2 has a structure in which layers (negative electrode mixture layers) containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions are formed on a part of both surfaces of a negative electrode current collector. The negative electrode current collector has a negative electrode terminal 21 protruding from the separator 3 and exposed from the negative electrode current collector on which the negative electrode mixture layer is not formed. The negative electrode terminal 21 may have a tab shape provided on a part of the negative electrode current collector. In this case, it is desirable that the negative electrode terminal 21 protrudes from the separator 3 and a negative electrode mixture layer is formed on the entire surface of the negative electrode current collector located in the separator 3.

負極活物質は、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、および炭素繊維等のリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物からなることが望ましい。あるいは、負極活物質は、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎ等の元素、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎのうちの１つ以上を含む合金、リチウム含有窒化物、およびリチウム酸化物等のリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物（ＬｉＴｉ3Ｏ12等）、リチウム金属、およびリチウム／アルミニウム合金のいずれかからなることが好ましい。 Negative electrode active materials include graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired organic polymer compounds, mesocarbon microbeads (MCMB), and carbon that can occlude and release lithium ions such as carbon fibers. It is desirable to consist of one or a mixture of two or more system materials. Alternatively, the negative electrode active material is made of an element such as Si, Sn, Ge, Bi, Sb, or In, an alloy containing one or more of Si, Sn, Ge, Bi, Sb, and In, lithium-containing nitride, and lithium. It is preferably made of any one of a compound that can be charged and discharged at a low voltage close to lithium metal such as oxide (such as LiTi 3 O 12 ), lithium metal, and a lithium / aluminum alloy.

負極集電体は、矩形状の導電性材料からなり、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅等が好ましい。負極集電体の厚みは、電池の大きさまたは容量によって異なるが、例えば、１〜２０μｍであることが好ましい。   The negative electrode current collector is made of a rectangular conductive material, and for example, stainless steel, nickel, copper and the like are preferable. The thickness of the negative electrode current collector varies depending on the size or capacity of the battery, but is preferably 1 to 20 μm, for example.

負極板２は、次の方法によって作製される。上述した負極活物質と、バインダと、必要に応じて導電助剤等とを含む負極合剤を、ＮＭＰや水等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。この組成物を矩形状の負極集電体上に、負極端子２１となる部分以外に間欠的に塗布して乾燥する。必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚み又は密度を調整してもよい。このようにして得られた矩形状の負極基材を所定形状に切断して、負極端子２１を有する負極板２が得られる。   The negative electrode plate 2 is produced by the following method. A paste-like or slurry-like composition in which the above-described negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a negative electrode mixture containing a conductive additive or the like is uniformly dispersed using a solvent such as NMP or water is prepared. (The binder may be dissolved in a solvent). This composition is intermittently applied to a rectangular negative electrode current collector other than the portion to be the negative electrode terminal 21 and dried. You may adjust the thickness or density of a negative mix layer by press processing as needed. The rectangular negative electrode substrate thus obtained is cut into a predetermined shape, and the negative electrode plate 2 having the negative electrode terminal 21 is obtained.

負極板２における負極合剤層の厚みは、片面当たり、３０〜１００μｍであることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質：９０〜９８質量部、バインダ：１〜５質量部であることが好ましい。また、導電助剤を用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜５質量部であることが好ましい。   The thickness of the negative electrode mixture layer in the negative electrode plate 2 is preferably 30 to 100 μm per side. Moreover, it is preferable that content of each structural component in a negative mix layer is 90-98 mass parts of negative electrode active materials, and 1-5 mass parts of binders. Moreover, when using a conductive support agent, it is preferable that content of the conductive support agent in a negative mix layer is 1-5 mass parts.

（セパレータ）
セパレータ３は、正極板１と負極板２の間に介在し、大きなイオン透過度(透気度)、所定の機械的強度、および電解液、正極活物質、負極活物質等に対する耐久性を有し、かつ連通気孔を有する絶縁性の多孔質体等を用いることができる。多孔質体は、融点が８０〜１４０℃程度の熱可塑性樹脂からなることが望ましい。また、多孔質体は、１００〜１４０℃においてその孔が閉塞する性質（すなわちシャットダウン機能）を有していることが望ましい。具体的にはポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ポリマーからなることが好ましい。多孔質体の厚みは、特に制限はないが、１０〜５０μｍであることが望ましい。 (Separator)
The separator 3 is interposed between the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 and has high ion permeability (air permeability), predetermined mechanical strength, and durability against an electrolyte solution, a positive electrode active material, a negative electrode active material, and the like. In addition, an insulating porous body having continuous air holes can be used. The porous body is desirably made of a thermoplastic resin having a melting point of about 80 to 140 ° C. Moreover, it is desirable that the porous body has a property that the pores are closed at 100 to 140 ° C. (that is, a shutdown function). Specifically, it is preferably made of a polyolefin polymer such as polypropylene or polyethylene. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of a porous body, It is desirable that it is 10-50 micrometers.

セパレータ３は、上記の多孔質体上に板状の無機粒子層をコーティングにより形成したものであってもよい。これにより、異常発熱時のセパレータの熱収縮を抑制して安全性を向上させることができる。あるいは、セパレータ３は、上記の多孔質体と耐熱性多孔質基体との積層構造を有していてもよい。耐熱性多孔質基体として、例えば耐熱温度が１５０℃以上の繊維状物を用いることができる。繊維状物として、セルロース及びその変成体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等が挙げられる。具体的には上記材料からなる不織布からなることが好ましい。   The separator 3 may be formed by coating a plate-like inorganic particle layer on the porous body. Thereby, the thermal contraction of the separator at the time of abnormal heat generation can be suppressed and safety can be improved. Alternatively, the separator 3 may have a laminated structure of the porous body and the heat-resistant porous substrate. As the heat resistant porous substrate, for example, a fibrous material having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher can be used. Examples of the fibrous material include cellulose and its modified products, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene, polyacrylonitrile, aramid, polyamideimide, polyimide, and the like. Specifically, it is preferably made of a nonwoven fabric made of the above materials.

セパレータ３は、上記した材質からなる１枚の帯状のものをつづら折り状に折り畳まれた形状をなす。セパレータ３は、一面３ａと、この一面３ａに背向する他面３ｂを有する。一面３ａは山折り及び谷折りを交互に繰り返しているとともに、他面３ｂは谷折り及び山折りを交互に繰り返している。つづら折り状に折り畳まれたセパレータ３は、この山折り及び谷折りに折り返された複数の折り返し部を有する。   The separator 3 has a shape in which one belt-shaped member made of the above-described material is folded into a folded shape. The separator 3 has one surface 3a and another surface 3b facing away from the one surface 3a. The one surface 3a alternately repeats the mountain fold and the valley fold, and the other surface 3b repeats the valley fold and the mountain fold alternately. The separator 3 folded in a zigzag fold has a plurality of folded portions folded back into a mountain fold and a valley fold.

（つづら折積層体構造）
図１〜図４に示すように、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａは、以下のように構成されている。ここで、図面においてＸ方向とは、正極板１及び負極板２がセパレータ３を介して積層する方向を示す。Ｙ方向とは、Ｘ方向と直交する方向であって正極板１及び負極板２のそれぞれの電極端子が突出している方向を示す。Ｚ方向とは、Ｘ、Ｙ方向と直交する方向を示す。 (Tsurazu Folded Laminate Structure)
As shown in FIGS. 1-4, the zigzag laminated structure A of this embodiment is comprised as follows. Here, in the drawings, the X direction indicates a direction in which the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 are stacked via the separator 3. The Y direction is a direction orthogonal to the X direction and indicates a direction in which the electrode terminals of the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 protrude. The Z direction indicates a direction orthogonal to the X and Y directions.

帯状のセパレータ３は、一定間隔で山折りと谷折りとを交互に繰り返すことでつづら折り状に折り曲げられている。この山折り及び谷折り部分は、当該実施形態の折り返し部３１を形成している。   The strip-shaped separator 3 is folded in a zigzag manner by alternately repeating a mountain fold and a valley fold at regular intervals. The mountain fold and valley fold portions form the folded portion 31 of the embodiment.

正極板１は、その両面が折り返されたセパレータ３の一面３ａに接触するように挟み込まれている。また、負極板２は、その両面が折り返されたセパレータ３の他面３ｂに接触するように挟み込まれている。この際、Ｚ方向においてセパレータ３は正極板１及び負極板２から突出するようにして折り返されている。換言すると、図４に示すように、Ｚ方向におけるセパレータ３の幅は正極板１及び負極板２の幅よりも大きい。   The positive electrode plate 1 is sandwiched so as to be in contact with one surface 3a of the separator 3 whose both surfaces are folded back. The negative electrode plate 2 is sandwiched so as to come into contact with the other surface 3b of the separator 3 whose both surfaces are folded back. At this time, the separator 3 is folded back so as to protrude from the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 in the Z direction. In other words, as shown in FIG. 4, the width of the separator 3 in the Z direction is larger than the width of the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2.

図２〜図４に示すように、突出部３２は、Ｚ方向において正極板１及び負極板２よりも突出しているセパレータ３からなる。すなわち、突出部３２はつづら折り積層体構造ＡのＺ方向における両端部に位置している。そして、Ｚ方向両端部に複数設けられている突出部３２は、Ｘ方向においてそれぞれ積層している。   As shown in FIGS. 2 to 4, the protruding portion 32 includes a separator 3 that protrudes from the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 in the Z direction. That is, the protrusions 32 are located at both ends in the Z direction of the zigzag laminated structure A. A plurality of protrusions 32 provided at both ends in the Z direction are stacked in the X direction.

具体的には、図３に示すように、Ｚ方向を左右としＸ方向を上下とした場合、突出部３２はＺ方向の左右端部に位置している。左端部の突出部３２は、折り畳まれたセパレータ３の一面３ａに挟み込まれた正極板１よりも左側に突出している。また、右端部の突出部３２は、折り畳まれたセパレータ３の他面３ｂに挟み込まれた負極板２よりも右側に突出している。また、図１に示すように、突出部３２はセパレータ３が折り返されている折り返し部３１を有する。折り返し部３１は、突出部３２のうちＺ方向における端部を構成している。   Specifically, as shown in FIG. 3, when the Z direction is set to the left and right and the X direction is set to the top and bottom, the protrusion 32 is located at the left and right ends in the Z direction. The left end protruding portion 32 protrudes to the left side of the positive electrode plate 1 sandwiched between one surface 3a of the folded separator 3. Further, the right end protruding portion 32 protrudes to the right side of the negative electrode plate 2 sandwiched between the other surfaces 3 b of the folded separator 3. Moreover, as shown in FIG. 1, the protrusion part 32 has the return part 31 by which the separator 3 is return | folded. The folded portion 31 constitutes an end portion in the Z direction of the protruding portion 32.

突出部３２は、折り畳まれたセパレータ３に挟み込まれる正極板１及び負極板２の枚数に応じて複数形成されている。すなわち、左端部の突出部３２は正極板１の枚数分形成され、右端部の突出部３２は負極板２の枚数分形成されている。なお、図１〜図４に示すように、当該実施形態では正極板１を３枚、負極板２を４枚をつづら折り状のセパレータ３に挟み込んだ例を挙げているが、正極板１及び負極板２の枚数は限定されるものではない。   A plurality of projecting portions 32 are formed according to the number of the positive electrode plates 1 and the negative electrode plates 2 sandwiched between the folded separators 3. That is, the protrusions 32 at the left end are formed by the number of the positive plates 1, and the protrusions 32 at the right end are formed by the number of the negative plates 2. As shown in FIGS. 1 to 4, in this embodiment, three positive electrode plates 1 and four negative electrode plates 2 are sandwiched between zigzag separators 3. The number of plates 2 is not limited.

複数存在する突出部３２のうち少なくとも一部には、応力破断部４が設けられている。応力破断部４は、外部からの所定の応力によって意図的にセパレータ３を破断させる部位である。つまり、応力破断部４は、応力破断部４以外のセパレータ３残部よりも引張破断強度が小さくなるように設けられている。具体的には、応力破断部４の引張破断強度は、破断部以外のセパレータ３残部の引張破断強度を基準として、２０％〜５０％であることが望ましい。さらに、２０％〜３０％であることがより好ましい。   The stress rupture portion 4 is provided in at least a part of the plurality of projecting portions 32. The stress rupture portion 4 is a portion where the separator 3 is intentionally broken by a predetermined external stress. That is, the stress rupture portion 4 is provided so that the tensile rupture strength is smaller than the remainder of the separator 3 other than the stress rupture portion 4. Specifically, the tensile rupture strength of the stress rupture portion 4 is desirably 20% to 50% based on the tensile rupture strength of the remaining separator 3 other than the rupture portion. Further, it is more preferably 20% to 30%.

図４に示すように、例えば釘等の異物が電池に刺さった場合には、つづら折り積層体構造Ａを構成する正極板１、負極板２、及びセパレータ３が、釘１００の貫通部１０１に向かって引っ張られる。なお、図４の白抜き矢印は、つづら折り積層体構造Ａを構成する正極板１、負極板２、及びセパレータ３が、釘１００の貫通により引っ張られる方向を示す。   As shown in FIG. 4, for example, when a foreign object such as a nail is stuck in the battery, the positive electrode plate 1, the negative electrode plate 2, and the separator 3 constituting the zigzag laminated structure A are directed toward the penetrating portion 101 of the nail 100. Pulled. 4 indicate directions in which the positive electrode plate 1, the negative electrode plate 2, and the separator 3 constituting the zigzag laminated structure A are pulled by the penetration of the nail 100.

すると、引張破断強度が他のセパレータ３部分（残部）よりも小さい応力破断部４は、破断する。セパレータ３が破断した応力破断部４において、正極板１と負極板２は短絡する。このように、本実施形態において釘刺し等により破断する応力破断部４を突出部３２に設けることにより、釘１００等の異物が電池に刺さった部位とは異なった部位に、意図的に正極板１と負極板２との短絡点４０を作り出すことができる。よって、釘１００に流れ得る短絡電流をこの短絡点４０に分散させることができる。つまり、釘１００に集中する短絡電流を減少させることができるため、釘周辺部１０２に起こり得る温度上昇を抑制することができる。したがって、例え釘１００等の異物が電池に刺さったとしても電池が発火することを抑制することができる。   Then, the stress rupture portion 4 having a smaller tensile rupture strength than the other separator 3 portion (remaining portion) breaks. In the stress rupture portion 4 where the separator 3 is broken, the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 are short-circuited. As described above, in the present embodiment, by providing the protruding portion 32 with the stress rupture portion 4 that is ruptured by nail penetration or the like, the positive electrode plate is intentionally formed at a location different from the location where a foreign object such as the nail 100 is stuck in the battery. 1 and the short circuit point 40 of the negative electrode plate 2 can be created. Therefore, the short-circuit current that can flow through the nail 100 can be distributed to the short-circuit points 40. That is, since the short circuit current concentrated on the nail 100 can be reduced, a temperature rise that can occur in the nail peripheral portion 102 can be suppressed. Therefore, even if a foreign object such as the nail 100 is stuck in the battery, the battery can be prevented from firing.

応力破断部４の配設位置は、複数存在する突出部３２の少なくとも一部に設けられていればよい。より望ましくは、つづら折り積層体構造Ａの最外周である。具体的には、図３及び図４に示すように、応力破断部４は、積層方向（Ｘ方向）における複数積層する突出部３２のうち、端部に位置する突出部３２に設けられていることが望ましい。応力破断部４がつづら折り積層体構造Ａの最外周に設けられていることにより、意図的に作る短絡点４０をより外装体５に近い部分とすることができる。したがって、短絡点４０において生じた熱を効果的につづら折り積層体構造Ａ外に発散させることができるため、短絡点４０における急激な温度上昇を抑制することができる。   The disposition position of the stress rupture portion 4 may be provided in at least a part of the plurality of projecting portions 32. More preferably, it is the outermost periphery of the zigzag laminated structure A. Specifically, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the stress rupture portion 4 is provided on the protrusion 32 positioned at the end of the plurality of protrusions 32 to be stacked in the stacking direction (X direction). It is desirable. By providing the stress rupture portion 4 on the outermost periphery of the zigzag laminated structure A, the short-circuit point 40 that is intentionally made can be a portion closer to the exterior body 5. Therefore, since the heat generated at the short-circuit point 40 can be effectively dissipated out of the folded laminate structure A, a rapid temperature rise at the short-circuit point 40 can be suppressed.

また、応力破断部４は、突出部３２のうち折り返し部３１に設けられていることが望ましい。さらに、折り返し部３１のうち頂点近傍に設けられていることがより好ましい。応力破断部４は、セパレータ３残部よりも引張破断強度が小さい部分である。よって、できる限り電池性能に寄与するセパレータ３部位、すなわち正極板１及び負極板２と接触している部位よりも離れた部位に設けることが望ましい。そこで、応力破断部４の配設場所を突出部３２のうち折り返し部３１の頂点近傍とすることにより、電池性能に寄与するセパレータ３部位よりも離れた位置とすることができる。   Further, it is desirable that the stress rupture portion 4 is provided in the folded portion 31 of the protruding portion 32. Furthermore, it is more preferable that the folded portion 31 is provided near the vertex. The stress rupture portion 4 is a portion having a smaller tensile rupture strength than the remainder of the separator 3. Therefore, it is desirable to provide the separator 3 portion that contributes to the battery performance as much as possible, that is, a portion that is separated from the portion in contact with the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2. Therefore, by disposing the stress breaking portion 4 in the vicinity of the apex of the folded portion 31 in the protruding portion 32, the stress breaking portion 4 can be positioned away from the separator 3 portion that contributes to battery performance.

さらに、応力破断部４が折り返し部３１の頂点近傍に設けられることにより、意図した場所に短絡点４０を作ることが容易となる。図３及び図４に示すように、本実施形態においては、つづら折り積層体構造ＡのＸ方向上端部及び下端部に位置する一対の正極板１及び負極板２において、これらのＺ方向左端部及び右端部を短絡させるように、４つの応力破断部４（４１、４２、４３、４４）が設けられている。   Furthermore, by providing the stress rupture portion 4 in the vicinity of the apex of the folded portion 31, it is easy to make the short-circuit point 40 at the intended location. As shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, in the pair of positive electrode plate 1 and negative electrode plate 2 positioned at the upper and lower ends in the X direction of the zigzag folded laminate structure A, Four stress fracture portions 4 (41, 42, 43, 44) are provided so as to short-circuit the right end portion.

具体的には図３に示すように、応力破断部４１は、Ｚ方向右側であってＸ方向最上部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向下側を指す。応力破断部４１がこの折り返し部３１の頂点よりも下側に設けられることにより、図4に示すように応力破断部４１が破断したとき、Ｘ方向最上部の一対の正極板１及び負極板２の右端部を短絡点４０ａにて短絡させることができる。   Specifically, as shown in FIG. 3, the stress rupture portion 41 is provided in the vicinity of the apex of the turn-up portion 31 in the protruding portion 32 located on the right side in the Z direction and at the uppermost portion in the X direction. In this case, the vicinity of the vertex of the folded portion 31 indicates the lower side in the Z direction than the vertex of the folded portion 31. By providing the stress rupture portion 41 below the apex of the folded portion 31, when the stress rupture portion 41 breaks as shown in FIG. 4, the pair of positive electrode plate 1 and negative electrode plate 2 at the top in the X direction Can be short-circuited at the short-circuit point 40a.

応力破断部４２は、Ｚ方向左側であってＸ方向最上部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向上側を指す。応力破断部４２がこの折り返し部３１の頂点よりも上側に設けられることにより、応力破断部４２が破断したとき、Ｘ方向最上部の一対の正極板１及び負極板２の左端部を短絡点４０ｂにて短絡させることができる。   The stress rupture portion 42 is provided in the vicinity of the apex of the folded portion 31 in the protruding portion 32 located on the left side in the Z direction and at the uppermost portion in the X direction. In this case, the vicinity of the vertex of the folded portion 31 indicates the upper side in the Z direction than the vertex of the folded portion 31. By providing the stress rupture portion 42 above the apex of the folded portion 31, when the stress rupture portion 42 is ruptured, the left ends of the pair of positive electrode plate 1 and negative electrode plate 2 at the top in the X direction are connected to the short-circuit point 40b. Can be short-circuited.

図３に示すように応力破断部４３は、Ｚ方向右側であってＸ方向最下部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向上側を指す。応力破断部４３がこの折り返し部３１の頂点よりも上側に設けられることにより、図４に示すように応力破断部４３が破断したとき、Ｘ方向最下部の一対の正極板１及び負極板２の右端部を短絡点４０ｃにて短絡させることができる。   As shown in FIG. 3, the stress rupture portion 43 is provided in the vicinity of the apex of the folded portion 31 in the protruding portion 32 located on the right side in the Z direction and at the lowest position in the X direction. In this case, the vicinity of the vertex of the folded portion 31 indicates the upper side in the Z direction than the vertex of the folded portion 31. By providing the stress rupture portion 43 above the apex of the folded portion 31, when the stress rupture portion 43 breaks as shown in FIG. 4, the pair of the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 at the bottom in the X direction The right end can be short-circuited at the short-circuit point 40c.

図３に示すように応力破断部４４は、Ｚ方向左側であってＸ方向最下部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向下側を指す。応力破断部４４がこの折り返し部３１の頂点よりも下側に設けられることにより、図４に示すように応力破断部４４が破断したとき、Ｘ方向最下部の一対の正極板１及び負極板２の左端部を短絡点４０ｄにて短絡させることができる。   As shown in FIG. 3, the stress rupture portion 44 is provided in the vicinity of the apex of the folded portion 31 in the protruding portion 32 located on the left side in the Z direction and at the lowest position in the X direction. In this case, the vicinity of the vertex of the folded portion 31 indicates the lower side in the Z direction than the vertex of the folded portion 31. By providing the stress rupture portion 44 below the apex of the folded portion 31, when the stress rupture portion 44 breaks as shown in FIG. 4, the pair of the positive electrode plate 1 and the negative electrode plate 2 at the lowermost part in the X direction. Can be short-circuited at a short-circuit point 40d.

このように、本実施形態においてつづら折り積層体構造Ａの最外周に４つの応力破断部４（４１、４２、４３、４４）が設けられることにより、釘１００等の異物が刺さった際に意図的に作り出す短絡点４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）が外装体５により近い部分となる。よって、この短絡点４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）から発せられる熱が効果的につづら折り積層体構造Ａ外に発散され得る。したがって、釘１００等に集中する短絡電流を分散させて釘周辺部１０２に起こり得る急激な温度上昇を抑制するだけでなく、短絡点４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）における急激な温度上昇も抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the four stress rupture portions 4 (41, 42, 43, 44) are provided on the outermost periphery of the zigzag folded laminate structure A, so that it is intentional when a foreign object such as the nail 100 is stuck. The short-circuiting point 40 (40a, 40b, 40c, 40d) to be created is a portion closer to the exterior body 5. Therefore, the heat generated from the short-circuit point 40 (40a, 40b, 40c, 40d) can be effectively dissipated out of the folded laminate structure A. Therefore, not only the short-circuit current concentrated on the nail 100 and the like is dispersed to suppress a rapid temperature rise that may occur in the nail peripheral portion 102, but also a rapid temperature rise at the short-circuit point 40 (40a, 40b, 40c, 40d). Can be suppressed.

応力破断部４の形状は、電池に釘１００等の異物が刺さった際に破断するような形状であれば特に限定されるものではない。例えば、応力破断部４の形状は、ミシン目形状や、薄肉形状、又はテープでセパレータ３を接続した形状等が挙げられる。あるいは、これらの形状のうち少なくとも１つを、すなわち、これらの形状の１又は２以上を組み合わせて、複数ある応力破断部４の形状としてもよい。   The shape of the stress rupture portion 4 is not particularly limited as long as it is a shape that breaks when a foreign object such as the nail 100 is stuck in the battery. For example, the shape of the stress rupture portion 4 includes a perforation shape, a thin shape, or a shape in which the separator 3 is connected with a tape. Alternatively, at least one of these shapes, that is, one or more of these shapes may be combined to form a plurality of stress rupture portions 4.

本実施形態のつづら折り積層体構造Ａは、積層方向（Ｘ方向）の上下端から拘束されていることが望ましい。また、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａを電解液と共に外装体５に封止する際に外装体５内部を減圧することにより、つづら折り積層体構造Ａが固定されていることが望ましい。   It is desirable that the spell-folded laminate structure A of the present embodiment is restrained from the upper and lower ends in the stacking direction (X direction). Further, it is desirable that the zigzag folded laminate structure A is fixed by reducing the pressure inside the encased body 5 when the zipper folded laminate structure A of the present embodiment is sealed together with the electrolytic solution to the outer package 5.

このように、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａを拘束又は電池内部を減圧することで固定することにより、正極板１、負極板２、及びセパレータ３の位置ずれを抑制することができる。よって、釘１００等の異物が刺さったり、圧壊される等の異常事態以外の、例えば長期間にわたる振動等が電池に加わったとしても、応力破断部４が破断することを抑制することができる。   As described above, the misalignment of the positive electrode plate 1, the negative electrode plate 2, and the separator 3 can be suppressed by fixing the zigzag folded laminate structure A of the present embodiment by restraining or depressurizing the inside of the battery. Therefore, even if, for example, vibrations over a long period of time other than an abnormal situation such as a nail 100 being stuck or crushed are applied to the battery, the stress rupture portion 4 can be prevented from breaking.

つづら折り積層体構造Ａの拘束手段は特に限定されるものではなく、正極板１、負極板２、及びセパレータ３が積層方向（Ｘ方向）に固定されていればよい。例えば、積層方向上下端から絶縁板で挟み込む手段が挙げられる。   The restraining means of the zigzag folded laminate structure A is not particularly limited as long as the positive electrode plate 1, the negative electrode plate 2, and the separator 3 are fixed in the stacking direction (X direction). For example, means for sandwiching with an insulating plate from the upper and lower ends in the stacking direction can be mentioned.

また、上記同様に電池内部を減圧する手段としては特に限定されるものではない。例えば、外装体５としてラミネートフィルムを用いた場合では、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａをラミネートフィルムで覆い、ラミネートフィルムの周囲を熱融着しながら内部の空気を抜いて電池内部を減圧する手段が挙げられる。   Similarly to the above, the means for reducing the pressure inside the battery is not particularly limited. For example, when a laminate film is used as the exterior body 5, the zigzag folded laminate structure A of the present embodiment is covered with the laminate film, and the inside of the battery is decompressed by venting the air while heat-sealing the periphery of the laminate film. Means are mentioned.

本実施形態では、図１及び図２に示すように、Ｙ方向において正極端子１１及び負極端子２１は互いに背向するようにセパレータ３から突出している。なお、正極端子１１及び負極端子２１がセパレータ３から突出する方向は特に限定されるものではなく、Ｙ方向において互いに同じ向きに突出するように配設されてもよい。   In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 21 protrude from the separator 3 so as to face each other in the Y direction. In addition, the direction in which the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 21 protrude from the separator 3 is not particularly limited, and the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 21 may be arranged to protrude in the same direction in the Y direction.

（電池セル）
図５に示すように、電池セル６は、上記したつづら折り積層体構造Ａを電解液と共に外装体５に封止してなる。 (Battery cell)
As shown in FIG. 5, the battery cell 6 is formed by sealing the zigzag folded laminate structure A together with the electrolyte in the outer package 5.

電解液は、一般に使用される非水系溶媒に電解質を溶解したものを用いることができ、特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）等の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の鎖状カーボネートとの混合溶媒や、環状カーボネートと１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン等のエーテル系溶媒との混合溶媒を使用することができる。   As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving an electrolyte in a generally used non-aqueous solvent can be used, and the electrolytic solution is not particularly limited. For example, a cyclic carbonate such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), or butylene carbonate (BC) and a chain carbonate such as dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), or diethyl carbonate (DEC). A mixed solvent or a mixed solvent of a cyclic carbonate and an ether solvent such as 1,2-dimethoxyethane or 1,2-diethoxyethane can be used.

電解質は、その種類が特に限定されるものではないが、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４及びＬｉＡｓＦ６から選ばれる無機塩、これらの無機塩の誘導体、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＣ（ＳＯ３ＣＦ３）３及びＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、から選ばれる有機塩、並びにこれらの有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが望ましい。これらの電解質は、電池性能をさらに優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においてもさらに高く維持することができる。電解質の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、電解質及び有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。 The type of the electrolyte is not particularly limited, but an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , derivatives of these inorganic salts, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 3 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and organic salts thereof It is desirable that it is at least one of the derivatives. These electrolytes can further improve the battery performance, and can maintain the battery performance even higher in a temperature range other than room temperature. The concentration of the electrolyte is not particularly limited, and it is preferable to appropriately select the electrolyte and the organic solvent in consideration of the use.

外装体５は、特に限定されるものでなく、一般に二次電池に用いられている種々の材質が例示できる。例えば、鉄やアルミニウム等の金属材料を使用しても良い。また、樹脂等のフィルム材料を使用しても良い。また、外装材の形状についても特に限定されることはない。円筒型や角型など用途に応じて適宜選択することが可能である。蓄電デバイスの小型化や軽量化の観点からは、アルミニウムのラミネートフィルムを用いたフィルム型の外装材を用いることが好ましい。一般的には、外側にポリアミドフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した３層ラミネートフィルムが用いられている。   The exterior body 5 is not particularly limited, and various materials generally used for secondary batteries can be exemplified. For example, a metal material such as iron or aluminum may be used. Moreover, you may use film materials, such as resin. Further, the shape of the exterior material is not particularly limited. It can be appropriately selected depending on the application such as a cylindrical shape or a rectangular shape. From the viewpoint of reducing the size and weight of the electricity storage device, it is preferable to use a film-type exterior material using an aluminum laminate film. In general, a three-layer laminate film having a polyamide film on the outside, an aluminum foil in the center, and an adhesive layer such as modified polypropylene on the inside is used.

（電池モジュール）
図６に示すように、電池モジュール７は、上記の電池セル６を少なくとも２つ以上直列又は並列に接続して構成されている。例えば、図６に示すように、電池セル６を４つ並列に接続し、金属製の電池モジュールケース７１に収納して、電池モジュール７を構成することができる。このように、電池セル６を任意の個数直列又は並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる。なお、電池セル６を４つ並列に接続する際には、例えばスペーサのような適当な接続部材を用いて各電池セル６の電極端子１１、２１を電気的に接続すればよい。さらに、本発明の電池モジュール７は、本実施形態に限定されるものでなく、従来公知のものを適宜採用することができる。 (Battery module)
As shown in FIG. 6, the battery module 7 is configured by connecting at least two battery cells 6 in series or in parallel. For example, as shown in FIG. 6, four battery cells 6 can be connected in parallel and housed in a metal battery module case 71 to form a battery module 7. In this way, by connecting an arbitrary number of battery cells 6 in series or in parallel, a desired current, voltage, and capacity can be handled. When four battery cells 6 are connected in parallel, the electrode terminals 11 and 21 of each battery cell 6 may be electrically connected using an appropriate connection member such as a spacer. Furthermore, the battery module 7 of the present invention is not limited to the present embodiment, and a conventionally known one can be appropriately employed.

本実施形態の電池モジュール７における電池セル６には、上記つづら折り積層体構造Ａが採用されている。そして、各電池セル６のつづら折り積層体構造Ａには応力破断部４が設けられている。   The battery cell 6 in the battery module 7 of the present embodiment employs the zigzag folded laminate structure A. And the stress fracture | rupture part 4 is provided in the zigzag laminated body structure A of each battery cell 6. FIG.

具体的には図６に示す模式図のように、応力破断部４は各電池セル６のつづら折り積層体構造Ａの積層方向（Ｘ方向）における上端部及び下端部に位置し、さらに上端部と下端部のＹ方向における左右方向において互いに最も離れた位置に設けられていることが望ましい。このように応力破断部４が設けられることにより、隣接する電池セル６同士の応力破断部４は互いに離れた位置に存在することとなる。   Specifically, as shown in the schematic diagram of FIG. 6, the stress rupture portions 4 are positioned at the upper end portion and the lower end portion in the stacking direction (X direction) of the zigzag folded laminate structure A of each battery cell 6, and It is desirable that the lower end portions are provided at positions farthest from each other in the left-right direction in the Y direction. By providing the stress rupture portion 4 in this manner, the stress rupture portions 4 between the adjacent battery cells 6 exist at positions separated from each other.

隣接する電池セル６のつづら折り積層体構造Ａにそれぞれ応力破断部４が設けられていることにより、たとえ電池モジュール７に釘等の異物が刺さり短絡が生じたとしても、釘が刺さった電池セル６の応力破断部４が破断することにより意図的に短絡点４０を作ることができ、釘に集中する短絡電流をこの短絡点４０に分散させることができる。したがって、釘周辺の急激な温度上昇を抑制することができる。   Since the stress rupture portions 4 are provided in the zigzag folded laminate structure A of the adjacent battery cells 6, even if a foreign matter such as a nail is stuck in the battery module 7 and a short circuit occurs, the battery cell 6 in which the nail is stuck The short-circuit point 40 can be intentionally made by breaking the stress-ruptured portion 4, and the short-circuit current concentrated on the nail can be distributed to the short-circuit point 40. Therefore, a rapid temperature rise around the nail can be suppressed.

さらに、隣接する電池セル６のつづら折り積層体構造Ａに応力破断部４がそれぞれ離れた位置に存在しているため、この短絡点４０から発生する熱は効果的に発散され得る。ゆえに、本実施形態における電池モジュール７は、釘等の異物が電池モジュール７に刺さる異常事態が発生したとしても、それぞれ互いに離れた位置に存在する短絡点４０によって短絡電流が釘に集中することを抑制できる。したがって、釘周辺の急激な温度上昇を抑制することができ、ひいては電池モジュールの発火等を抑制することができる。   Further, since the stress rupture portions 4 are present at positions apart from each other in the zigzag folded laminate structure A of the adjacent battery cells 6, the heat generated from the short circuit point 40 can be effectively dissipated. Therefore, in the battery module 7 according to the present embodiment, even if an abnormal situation in which a foreign object such as a nail is stuck in the battery module 7 occurs, the short-circuit current is concentrated on the nail due to the short-circuit points 40 that are located away from each other. Can be suppressed. Therefore, a rapid temperature rise around the nail can be suppressed, and consequently the ignition of the battery module can be suppressed.

以上、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail based on drawing, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary.

例えば、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａ、及び電池モジュール７の電池セル６において、応力破断部４の数は適宜増減可能であり、特に限定されるものではない。   For example, in the zigzag laminated structure A of the present embodiment and the battery cell 6 of the battery module 7, the number of the stress rupture portions 4 can be appropriately increased or decreased, and is not particularly limited.

また、応力破断部４は外部からの応力によりつづら折り積層体構造Ａが圧壊し、電池内部が膨張することにより破断してもよい。これにより、つづら折り積層体構造Ａの圧壊点における短絡電流の集中を、応力破断部４が破断することにより意図的に作られる短絡点４０によって分散させることができる。よって、圧壊点における急激な温度上昇を抑制でき、電池の発火等を効果的に抑制することができる。   Further, the stress rupture portion 4 may be ruptured when the zigzag laminate structure A is crushed by an external stress and the inside of the battery expands. Thereby, the concentration of the short-circuit current at the crushing point of the zigzag folded laminate structure A can be dispersed by the short-circuiting points 40 that are intentionally created when the stress rupture portion 4 breaks. Therefore, a rapid temperature rise at the crushing point can be suppressed, and ignition of the battery can be effectively suppressed.

また、積層された突出部３２は積層方向から熱融着されていてもよい。この場合、突出部３２のうち折り返し部３１が位置する端部を積層方向から熱融着し、熱融着されないその他の突出部３２を設ける。そして、この熱融着されない突出部３２に応力破断部４を設けることにより、本発明と同様の効果を奏し得る。熱融着の方法は特に限定されることなく、例えばヒートシール等の公知の手段を用いることができる。   Further, the stacked protrusions 32 may be heat-sealed from the stacking direction. In this case, the end portion of the protruding portion 32 where the folded portion 31 is located is heat-sealed from the stacking direction, and the other protruding portion 32 that is not heat-sealed is provided. And the effect similar to this invention can be show | played by providing the stress fracture | rupture part 4 in the protrusion part 32 which is not heat-seal | fused. The method for heat sealing is not particularly limited, and known means such as heat sealing can be used.

１：正極板 ２：負極板 ３：セパレータ ３１：折り返し部
３２：突出部 ４：応力破断部 ５：外装体 ６：電池セル
７：電池モジュール 1: positive electrode plate 2: negative electrode plate 3: separator 31: folded portion
32: Protruding part 4: Stress breaking part 5: Exterior body 6: Battery cell 7: Battery module

Claims (7)

正極活物質を含む複数の正極板（１）と負極活物質を含む複数の負極板（２）を、つづら折り状に折り返されたセパレータ（３）に、前記正極板及び前記負極板を挟み込んでなる二次電池のつづら折り積層体構造（Ａ）であって、
前記セパレータは、前記正極板及び前記負極板から突出した複数の突出部（３２）を有し、
前記突出部の少なくとも一部には、残部よりも引張破断強度が小さい応力破断部（４）を有する二次電池のつづら折り積層体構造。 A plurality of positive electrode plates (1) containing a positive electrode active material and a plurality of negative electrode plates (2) containing a negative electrode active material are sandwiched between separators (3) folded back in a zigzag manner. It is a zigzag laminated structure (A) of a secondary battery,
The separator has a plurality of protrusions (32) protruding from the positive electrode plate and the negative electrode plate,
A zigzag laminated structure of a secondary battery having a stress rupture portion (4) having a tensile rupture strength lower than that of the remaining portion at least at a part of the protruding portion. 前記応力破断部は、複数の前記突出部が積層する積層方向における端部に設けられている請求項１に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。   The zigzag laminated structure of the secondary battery according to claim 1, wherein the stress rupture portion is provided at an end portion in a stacking direction in which the plurality of protruding portions are stacked. 前記突出部は折り返し部（３１）を有しており、
前記応力破断部は、前記折り返し部の頂点近傍に設けられている請求項１又は２に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。 The protruding portion has a folded portion (31),
The zigzag laminated structure of the secondary battery according to claim 1, wherein the stress rupture portion is provided in the vicinity of an apex of the folded portion. 前記応力破断部の形状は、ミシン目形状、薄肉形状、又はテープで接続された形状のうち少なくとも１つの形状をなす請求項１〜３の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。   The shape of the stress rupture portion is at least one of a perforated shape, a thin-walled shape, or a shape connected with a tape, and the zigzag laminated body of the secondary battery according to any one of claims 1 to 3. Construction. 前記応力破断部の引張破断強度は、前記残部の引張破断強度の２０％〜５０％である請求項１〜４の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。   5. The zigzag laminated structure of the secondary battery according to claim 1, wherein a tensile rupture strength of the stress rupture portion is 20% to 50% of a tensile rupture strength of the remaining portion. 前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを有するつづら折り積層体構造は、拘束又は電池内部が減圧されていることにより固定されている請求項１〜５の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。   The secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the zigzag laminated structure including the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator is fixed by restraining or depressurizing the inside of the battery. Sponge fold laminate structure. 請求項１〜６の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造からなる電池セル（６）を電気的に直列又は並列に複数接続した電池モジュール（７）であって、
隣接する前記つづら折り積層体構造に設けられているそれぞれの前記応力破断部は、互いに離れた位置に設けられている電池モジュール。 A battery module (7) comprising a plurality of battery cells (6) electrically connected in series or in parallel, the battery cell (6) having a zigzag folded structure of the secondary battery according to any one of claims 1 to 6,
The battery module in which the stress rupture portions provided in the adjacent zigzag folded laminate structures are provided at positions separated from each other.
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