CN102484285B - 锂离子二次电池 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子二次电池，具备卷绕组(20)，该卷绕组(20)是隔着隔板(21、23)卷绕具有正极复合材料层(5)的正极(24)和具有负极复合材料层(6)的负极(22)的卷绕组；其中，负极(22)的卷起开始端部(22S)与正极24相比配置在卷绕组(20)的内周侧，负极(22)的卷起结束端部(22E)与正极(24)的卷起结束端部(24E)相比配置在卷绕组(20)的外周侧，卷起开始端部(24S、22S)、卷起结束端部(24E、22E)配置在卷绕组(20)的平坦部的区域内，以与正极复合材料层(5)的内周面侧及外周面侧的隔板(21、23)的接触正极复合材料层(5)的面相反侧的面接触的方式，配置了对正极复合材料层(5)的整个面进行覆盖的负极复合材料层(6)。

Description

锂离子二次电池
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池的卷绕组结构。 
背景技术
搭载于混合动力机动车、电动机动车的锂离子二次电池，作为发电元件具备由正极、负极及隔板构成的卷绕组，卷绕组被浸入在电解液中。隔板是保持电解液并且防止正极与负极的接触、短路的部件。 
在锂离子二次电池中，因为由负极上的锂树枝状晶体析出产生的隔板的贯通、由正负极端部产生的隔板的贯通而引起发生内部短路的情况已被众所周知。因此，在专利文献1的非水电解质二次电池中，在电极、隔板表面上涂敷了无机物以防止内部短路。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1：日本特开2008-210573 
发明内容
发明所要解决的课题 
在专利文献1的二次电池中，存在电池性能的下降、制造成本增加这样的问题。 
为了解决课题的手段 
本发明的第一方式的锂离子二次电池，具备卷绕组和电池罐； 
该卷绕组是将具有正极复合材料层的薄片状的正极和具有负极复合材料层的薄片状的负极隔着隔板进行卷绕，形成为具有平坦部和与此平坦部的两侧部连接的圆弧状部的扁平形状的卷绕组；该电池罐按将卷绕组浸渍在电解液中的状态收纳该卷绕组，具备与薄片状的正极连接的正极外部端子和与薄片状的负极连接的负极外部端子；负极的卷起开始端部与正极相比配置在卷绕组的内周侧；负极的卷起结束端部与正极相比配置在卷绕组的外周侧；正极的卷起开始端部、负极的卷起开始端部及正极的卷起结束端部、负极的卷起结束端部，不配置在卷绕组的圆弧部的区域内，而是配置在卷绕组的平坦部的区域内；在正极复合材料层的内周面及外周面上配置了对正极复合材料层的整个面进行覆盖的负极复合材料层。
本发明的第二方式的锂离子二次电池，是在第一方式的锂离子二次电池中，最好正极的卷起开始端部与正极的卷起结束端部，按在平坦部的表里方向相互不重叠的方式配置，负极的卷起开始端部和负极的卷起结束端部，按在平坦部的表里方向相互不重叠的方式配置。 
本发明的第三方式的锂离子二次电池，是在第一或第二方式的锂离子二次电池中，最好卷绕组的平坦部具有以厚度方向的中心轴为边界被进行了分离的上半平坦部和下半平坦部，正极的卷起开始端部及负极的卷起开始端部配置在上半平坦部及下半平坦部的一方的内周侧，正极的卷起结束端部及负极的卷起结束端部，配置在配置了正极的卷起开始端部及负极的卷起开始端部的上半平坦部及下半平坦部的一方的外周侧。 
本发明的第四方式的锂离子二次电池，是在第一～第三方式中的任何一个方式的锂离子二次电池中，最好卷绕组中的最内周的正极的卷起开始侧部分，按与最外周的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，卷绕组中的最内周的负极的卷起开始侧部分，按与最外周的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。 
本发明的第五方式的锂离子二次电池，是在第一～第四方式中的任何一个方式的锂离子二次电池中，最好卷绕组中的最内周的正极的卷起开始侧部分，按与最外周的正极的卷起结束侧部分及最外周的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，卷绕组中的最内周的负极的卷起开始侧部分，按与最外周的正极的卷起结束侧部分及最外周的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。 
本发明的第六方式的锂离子二次电池具备卷绕组，该卷绕组是将薄片层一边在两端部折回成大致圆弧状一边卷绕，在中央部将上下2个外面和与各外面相向的2个内面做成了平坦面的卷绕组；该薄片层是使薄片状的正极、薄片状的负极及薄片状的隔板重叠了的薄片层；该正极是将正极复合材料层配置在金属集电体的两面上，并从卷起开始端部到卷起结束端部配置了正极复合材料层的正极；该负极是将负极复合材料层配置在金属集电体的两面上，并从卷起开始端部到卷起结束端部配置了负极复合材料层的负极；该隔板夹设在正极与负极之间；负极的卷起开始端部与正极相比配置在卷绕组的内周侧；负极的卷起结束端部与正极相比配置在卷绕组的外周侧；正极的卷起开始端部、负极的卷起开始端部、正极的卷起结束端部及负极的卷起结束端部，配置在与平坦面对应的位置；负极的卷起开始端部，与正极的卷起开始端部相比靠卷绕组的卷绕中心地配置。 
本发明的第七方式的锂离子二次电池，是在第六方式的锂离子二次电池中，最好在正极复合材料层的内周面及外周面上配置了对正极复合材料层的整个面进行覆盖的负极复合材料层。 
本发明的第八方式的锂离子二次电池，是在第六或第七方式的锂离子二次电池中，最好正极的卷起开始端部和正极的卷起结束端部，按在中央部的表里方向相互不重叠的方式配置，负极的卷起开始端部和负极的卷起结束端部，按在中央部的表里方向相互不重叠的方式配置。 
本发明的第九方式的锂离子二次电池，是在第六～第八方式中的任何一个方式的锂离子二次电池中，最好正极的卷起开始端部、负极的卷起开始端部、正极的卷起结束端部及负极的卷起结束端部，配置在卷绕组的中央部中的内面的一方和与内面的一方相向的外面上。 
本发明的第十方式的锂离子二次电池，是在第六～第九方式中的任何一个方式的锂离子二次电池中，最好卷绕组中的最内周的正极的卷起开始侧部分，按与最外周的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，卷绕组中的最内周的负极的卷起开始侧部分，按与最外周的负 极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。 
本发明的第十一方式的锂离子二次电池，是在第六～第十方式中的任何一个方式的锂离子二次电池中，最好卷绕组中的最内周的正极的卷起开始侧部分，按与最外周的正极的卷起结束侧部分及最外周的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，卷绕组中的最内周的负极的卷起开始侧部分，按与最外周的正极的卷起结束侧部分及最外周的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。 
发明的效果 
按照本发明的锂离子二次电池，能够抑制锂树枝状晶体在作为发电元件的卷绕组的负极上析出，因此，能够提高锂离子二次电池的可靠性。 
附图说明
图1为表示本发明的锂离子二次电池的实施例1～4和比较例1～8的正极和负极的规格的表。 
图2为将实施例1～4与比较例1～8的卷绕组规格进行比较的表。 
图3为将实施例1～4与比较例1～8的电压下降量进行比较的表。 
图4为表示本发明的锂离子二次电池的实施例5及6和比较例9～14的正极和负极的规格的表。 
图5为将实施例5及6与比较例9～14的卷绕组规格进行比较的表。 
图6为将实施例5及6和比较例9～14的容量维持率进行比较的表。 
图7为表示本发明的锂离子二次电池的实施例7及8的正极和负极的规格的表。 
图8为表示实施例7及8的正极和负极的卷起开始和卷起结束位置的表。 
图9为表示本发明的锂离子二次电池的分解立体图。 
图10(a)为说明薄片层的图，(b)为表示图9的锂离子二次电 池的卷绕组的侧视剖视图。 
图11为表示卷绕组的局部分解立体图。 
图12为表示卷绕组的尺寸的立体图。 
图13为表示卷绕组的卷起开始及卷起结束的位置的立体图。 
图14为卷绕组的剖视图，为表示负极的卷起开始和卷起结束位置的图。 
具体实施方式
为了实施发明的优选方式 
参照图9～图12对本发明的锂离子二次电池的一实施方式的结构进行说明。实施例1～8和比较例1～14的锂离子二次电池，是将卷绕组的详细的结构除去，表示于图9～图12中的锂离子二次电池。另外，作为本说明书的对象的锂离子二次电池例如为5Ah级的电池，其容量比(负极容量/正极容量)例如为1.0～1.2。 
锂离子二次电池，如图9所示，是将图11所示的作为发电元件的卷绕组20在由绝缘袋18覆盖的同时收纳在电池罐19中构成的。卷绕组20，如图10(a)所示，是依次将薄片状的隔板21、薄片状的负极22、薄片状的隔板23及薄片状的正极24层叠构成的。如图10(a)所示，负极22与正极24相比被切出得更长。卷绕组20，如图10(b)所示，在位于截面具有矩形形状的中央的平坦部的两侧部，分别具有形成了截面为半圆形状的圆弧状部的扁平形状。在此情况下，两圆弧状部具有相对于平坦部呈线对称的半圆形形状。 
负极22的卷起开始端部22S位于卷绕组20的最内周侧。负极22的卷起结束22E位于卷绕组20的最外周侧。另外，如图10(b)所示，负极22的卷起开始端部22S与正极24的卷起开始端部24S相比位于内侧，负极22的卷起结束端部22E与正极24的卷起结束端部24E相比位于外侧。由此，负极22覆盖了正极24整体。 
另外，薄片状的隔板21、23夹设在正极24与负极22之间，配置在负极22的外周面上的薄片状的隔板23构成卷绕组20的外周面。 
图11为用于说明卷绕组20的详细情况的外观立体图，图12为表示卷绕组20的完成状态的外观立体图。如上述的那样，卷绕组20是将外周面被做成了圆弧状面20T的圆弧状部和外周面被做成了平坦面20P的平坦部连接形成的。 
参照图11更详细地说明卷绕组20。 
正极24为在金属集电体例如铝箔的两面上从卷起开始端部24S到卷起结束端部24E呈满面状地设置了正极复合材料层5的薄片。在铝箔的一方的端部形成不涂布正极复合材料层5的正极未涂敷部4，用作正极集电部。负极22为在金属集电体例如铜箔的两面上从卷起开始端部22S到卷起结束端部22E呈满面状地设置了负极复合材料层6的薄片。在铜箔的一方的端部形成不涂布负极复合材料层6的负极未涂敷部3，用作负极集电部。不涂布正极复合材料层5的正极未涂敷部4和不涂布负极复合材料层6的负极未涂敷部3，相对于薄片的长度方向的中心配置在相反侧。 
参照图9，在卷绕组20的正极未涂敷部4上，通过超音波焊接连接了铝制的正极集电引线部9的接合部11，在负极未涂敷部3上，通过超音波焊接连接了铜的负极集电引线部10的接合部12。集电引线部9、10分别与安装在了电池盖17上的正极端子13及负极端子14连接，由此，卷绕组20由电池盖17支承，并且可以进行来自正极端子13及负极端子14的充放电。 
在电池盖17上，设置了用于注入电解液(例如，1MLiPF6/EC∶EMC＝1∶3)的注液口15，另外，设置了用于在内部压力超过基准值地上升时将压力释放的气体破裂阀16。注液口15在电解液注入后由激光焊接堵塞。通过由激光焊接将电池盖17焊接在电池罐19上，电池罐19被封闭。 
实施例1～4的锂离子二次电池 
如图1所示，实施例1～4及比较例1～8的卷绕组20中的正极复合材料层，使用LiCoO2作为正极活性物质，按如下的方式制作。 
即，按85∶10∶5的重量比使用混合机将正极活性物质、导电剂的 石墨、粘接剂的聚偏氟乙烯混合30分钟，获得了正极复合材料。在厚度20μm的铝箔(基板)的两面上涂敷了正极复合材料。 
另一方面，作为负极复合材料层的负极活性物质使用非晶碳，导电剂使用石墨，粘接剂使用聚偏氟乙烯，按负极活性物质∶导电剂∶粘接剂＝90∶5∶5的重量比进行混合。将获得了的负极复合材料涂敷在厚度10μm的铜箔的两面上。 
制作了的正极24、负极22，在都用压力机进行了压延成型后，在100℃进行了24小时的真空干燥。干燥后，将正极24和负极22隔着隔板21、23重叠，在每个实施例、比较例中都改变正极24的卷起开始端部24S、卷起结束端部24E及负极22的卷起开始端部22S、卷起结束端部22E的位置，制作了卷绕组20。卷绕组20不使用轴芯，将隔板卷起4圈，使得负极22的卷起开始端部22S位于卷绕组20的最内周，负极22的卷起结束端部22E位于卷绕组20的最外周。另外，按负极22的卷起开始端部22S相对于正极24的卷起开始端部24S、另外负极22的卷起结束端部22E相对于正极24的卷起结束端部24E分别长0.5Cm～1.0Cm的方式进行了卷绕。 
如图12所示，卷绕组20的整体的大小为70mm(长度)×100mm(轴向宽度)×15mm(厚度)。按卷绕组20的圆弧状部的最外周的圆弧状面20T的直径为15mm、平坦部为55mm(长度)×100mm(轴向宽度)的方式进行了制作。 
如图12、图13所示，使从卷绕组20的末端，换言之，从卷绕组20的长度方向(Z轴方向)上的圆弧状部的最外周的圆弧状面20T，到正极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S的卷起开始距离LS(参照图13)变化，在图10(b)所示的卷起方向AC进行了卷绕。此时，使从卷绕组20的末端20到正极24的卷起结束端部24E及负极22的卷起结束端部22E的卷起结束距离Le(参照图13)变化。 
如图2所示，特别是如模式图的栏所示，在实施例1～实施例4中，按使正极24的卷起开始端部24S、卷起结束端部24E及负极22 的卷起开始端部22S、卷起结束端部22E的全部的端部成为平坦面20P区域内的位置的方式卷绕了图10(a)的隔板21、负极22、隔板23、正极24的薄片层。 
另一方面，在比较例1～比较例8中，如图2所示，按正极24的卷起开始端部24S、卷起结束端部24E及负极22的卷起开始端部22S、卷起结束端部22E中的任一个的端部或全部的端部不在平坦面20P区域内而是成为圆弧状部区域的位置的方式，卷绕了与图10(a)同样的层叠薄片。具体地说，如图2中的模式图的栏所示，比较例1～4的正极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S位于平坦面20P区域内，正极24的卷起结束端部24E及负极22的卷起结束端部22E不在平坦面20P区域内，而是位于圆弧状面20T区域内。比较例5～6的正极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S不在平坦面20P区域内，而是位于圆弧状面20T区域内，正极24的卷起结束端部24E及负极22的卷起结束端部22E位于平坦面20P区域内。比较例7～8的正极24的卷起开始端部24S、卷起结束端部24E及负极22的卷起开始端部22S、卷起结束端部22E的全部的端部不在平坦面20P区域内，而是位于圆弧状面20T区域内。在此情况下，正极、负极的长度，是如上述的那样，负极的一方长。 
关于实施例1～4及比较例1～8的锂离子二次电池，按充电结束电压4.1V、放电结束电压2.7V、充放电率1C(额定电容量的1小时率)进行3循环充放电，按充电结束电压3.7V、充电率1C在25℃保存20日，测定了电压下降。在图3中表示其试验结果。 
从图3可以知道，实施例1～4的电压下降与比较例1～8的电压下降相比小。比较例1～4，是卷起结束端部24E、22E的位置不处于平坦面20P区域内的情况，电压下降为300～350mV。比较例5～6，是卷起开始端部24S、22S的位置不处于平坦面20P区域内的情况，电压下降为200～300mV。 
比较例1～4是卷起结束端部24E、22E未位于平坦面20P区域内的情况，比较例5～6是卷起开始端部24S、22S未位于平坦面P区域 内的情况，但哪一方都可看到300mV左右的电压下降。据此可以认为，在卷起结束端部24E、22E或卷起开始端部24S、22S的任一方不在平坦面20P区域内而是位于圆弧状面20T区域内的情况下，锂树枝状晶体在电极的端部析出，发生了内部短路。 
这根据比较例7及8的情况也可得到确认，在比较例7及8的情况下，电压下降为1500mV、1000mV，明显大。即，可以推测，比较例7及8，是卷起结束端部24E、22E及卷起开始端部24S、22S的哪一端部都不在平坦面20P区域内而是位于圆弧状面20T区域内的情况，但这是由于锂树枝状晶体在电极的两端部析出而导致的。 
实施例1～4能够避免这样的问题。即，由于通过在卷绕组20的最内周面和最外周面上配设负极22，而且，将正极24的卷起开始端部24S、负极22的卷起开始端部22S及正极24的卷起结束端部24E、负极22的卷起结束端部22E配置在平坦面20P区域内，锂树枝状晶体的析出少，内部短路被抑制，所以，能够将电压下降(mV)抑制在20～25mV。 
这样，按照实施例1～4的锂离子二次电池，提供一种如下的锂离子二次电池，该锂离子二次电池通过防止内部短路，能够不会导致性能下降、成本增加，安全性、可靠性优良。 
实施例5及6的锂离子二次电池 
与实施例1～4的锂离子二次电池同样地制作图9～图12所示的实施例5及6的锂离子二次电池，将此锂离子二次电池与比较例9～14的锂离子二次电池进行了比较。 
如图4所示，在实施例5及6和比较例9～14中，卷绕组20使用LiNiO2作为正极活性物质，与实施例1～4的锂离子二次电池同样地制作了卷绕组20。另外，将电池的容量比(负极容量/正极容量)作为1.0～1.2。 
另外，实施例5及6的卷绕组20和实施例1～4的卷绕组20的主要的不同点是，前者使用LiNiO2作为正极活性物质，后者使用LiCoO2作为正极活性物质，及前者使用天然石墨作为负极活性物质，后者使 用石墨作为负极活性物质。 
如图5所示，实施例5及6和比较例9～14的卷绕组20，是将卷起结束端部24E、22E、卷起开始端部24S、22S都被设定在平坦面20P的位置。实施例5及6与比较例9～14的卷绕组20的不同点是，在卷绕组20的最内周形成卷起开始端部的电极的极性和形成卷绕组最外周的卷起结束端部的电极的极性为正极还是为负极。 
如图5的模式图的栏所示，实施例5及6的锂离子二次电池，按形成卷绕组20的卷起开始端部的最内周的薄片层的极和形成卷绕组20的卷起结束端部的最外周的薄片层的极都成为负极的方式卷绕。另外，卷绕组20的负极22的卷起开始端部22S与卷绕组20的正极24的卷起开始端部24S相比位于靠卷绕组20的中央的位置。进而，卷绕组20的负极22的卷起结束端部22E与卷绕组20的正极24的卷起结束端部24E相比位于靠卷绕组20的中央的位置。换言之，以负极22的各端部22S、22E都比正极24的各端部24S、24E长，而且由负极覆盖卷绕组20的最内周面及最外周面的方式构成。 
与此相对，比较例9～14的锂离子二次电池如以下的那样构成。 
如图5的模式图的栏所示，比较例9、10的锂离子二次电池，是将负极22的卷起开始端部22S与正极24的卷起开始端部24S相比配置在靠卷绕组20的中央的位置，将正极24的卷起结束端部24E与负极22的卷起结束端部22E相比配置在靠中央的位置。另外，卷绕组20的卷起开始端部侧的最内周的薄片层的极为负极。然而，形成卷绕组20的卷起结束端部的最外周的薄片层的极为正极。 
如图5的模式图的栏所示，比较例11、12的锂离子二次电池，是将正极24的卷起开始端部24S与负极22的卷起开始端部22S相比配置在靠卷绕组20的中央的位置，将正极24的卷起结束端部24E与负极22的卷起结束端部22E相比配置在靠中央的位置。另外，卷绕组20的卷起开始端部侧的最内周为正极24，而且形成卷绕组20的卷起结束端部的最外周也为正极24。 
比较例13、14的锂离子二次电池，是将正极24的卷起开始端部 24S与负极22的卷起开始端部22S相比配置在靠卷绕组20的中央的位置，将负极22的卷起结束端部22E与正极24的卷起结束端部24E相比配置在靠中央的位置。另外，卷绕组20的卷起开始端部侧的最内周的薄片层的极为正极24，而且形成卷绕组20的卷起结束端部的最外周的薄片层的极为负极22。 
对实施例5及6和比较例9～14的锂离子二次电池，按充电结束电压4.1V、放电结束电压2.7V、充放电率1C(额定电容量的1小时率)进行3循环充放电，再按60℃充电结束电压4.1V、放电结束电压2.7V充放电率10CA(额定电容量的1/10小时率)进行1000循环充放电，求出了容量维持率。在图6中表示试验结果。 
从图6可以知道，实施例5及6的锂离子二次电池与比较例9～14的锂离子二次电池相比，容量劣化小。 
在劣化后的比较例9～14的锂离子二次电池中，因为在负极端部分上可以看到银白色的晶体，进行固体7Li-NM R(核磁共振)的结果，在270ppm近旁可以看到峰值，所以，断定为锂树枝状晶体。另一方面，在实施例5及6中看不到这样的变化。 
下面对此情况进行考察。在比较例的锂离子二次电池中，都是在卷起开始端部24S或卷起结束端部24E的任一方，在与正极邻接的内周侧或外周侧的任一方侧不存在相向的负极。因此，锂的吸藏放出困难，在与正极接近的负极的端部局部化地存在锂离子，这被推测为树枝状晶体因过电压而析出。在实施例5及6的锂离子二次电池中，能够避免这些问题。 
这样，在仅正极活性物质与实施例1～4不同的实施例5及6的锂离子二次电池中，也能够获得与实施例1～4同样的作用效果。即，在卷起开始端部、卷起结束端部的两者中，在正极24的相向位置的充分的范围内存在负极22，通过在正极复合材料层的隔着隔板21、23的全部的相向位置配置负极复合材料层4，锂树枝状晶体的析出被抑制，能够提高锂离子二次电池的性能。 
实施例7及8的锂离子二次电池 
与实施例1～4的锂离子二次电池同样，制作了图9～图12所示的实施例7及8的锂离子二次电池。另外，在实施例7及8的卷绕组20中，如图7所示，使用LiNi0.85Co0.15Al0.05O2作为正极活性物质，使用天然石墨作为负极活性物质。另外，将电池的容量比(负极容量/正极容量)作为1.0～1.2。 
如图8所示，制作了的卷绕组20不使用轴芯，将隔板卷起4圈，将卷起开始端部24S、22S及卷起结束端部24E、22E，在实施例7中设定在图14(a)所示的XYZ座标系的(Z，X)座标中，在实施例8中设定在图14(b)所示的XYZ座标系的(Z，X)座标中进行了制作。在此情况下，Z轴为卷绕组20的厚度方向的中心轴，X轴为卷绕组20的长度方向的中心轴。卷绕组20的平坦部由以作为厚度方向的中心轴的Z轴为边界分离了的上半平坦部和下半平坦部构成。 
图14(a)的实施例7的锂离子二次电池，是将卷绕组20的正极24的卷起开始端部24S、负极22的卷起开始端部22S、正极24的卷起结束端部24E及负极22的卷起结束端部22E全部配置在平坦面20P区域内。正极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S配置在上半平坦部的最内周，正极24的卷起结束端部24E及正极22的卷起结束端部22E配置在上半平坦部的最外周。正极24的卷起结束端部24E在上半平坦部的最外周中位于到达与正极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S对应的位置跟前的平坦面20P的位置。即，从卷绕组20的最内周的末端到正极24的卷起开始端部24S的正极24的卷起开始侧部分，按与从卷绕组20的最外周的末端到正极24的卷起结束端部24E的正极24的卷起结束侧部分及从卷绕组20的最外周的末端到负极22的卷起结束端部22E的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。 
另外，负极22的卷起结束端部22E，在上半平坦部的最外周中位于到达与正极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S对应的位置跟前的平坦面20P的位置。即，从卷绕组20的最内周的末端到负极22的卷起开始端部22S的负极22的卷起开始侧部分，按 与从卷绕组20的最外周的末端到正极24的卷起结束端部24E的正极24的卷起结束侧部分及从卷绕组20的最外周的末端到负极22的卷起结束端部22E的负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。 
换言之，上半平坦部中的最外周的正极24的部分及最外周的负极22的部分，分别没有与上半平坦部中的最内周的正极24的部分及最内周的负极22的部分重叠的区域。 
在图14(b)的实施例8的锂离子二次电池中，卷绕组20的正极24的卷起开始端部24S、负极22的卷起开始端部22S、正极24的卷起结束端部24E及正极22的卷起结束端部22E，全部配置在平坦面20P区域内。正极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S配置在上半平坦部的最内周，正极24的卷起结束端部24E及正极22的卷起结束端部22E配置在上半平坦部的最外周。这些点与图14(a)的实施例7的锂离子二次电池相同。 
但是，在图14(b)的实施例8的锂离子二次电池中，正极24的卷起结束端部24E，在上半平坦部的最外周面中，配置在越过了与正极电极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S对应的位置的平坦面20P的位置。即，从卷绕组20的最内周的末端到正极24的卷起开始端部24S的正极24的卷起开始侧部分，按与从卷绕组20的最外周的末端到正极24的卷起结束端部24E的正极24的卷起结束侧部分及从卷绕组20的最外周的末端到负极22的卷起结束端部22E的负极的卷起结束侧部分的一部分重叠的方式配置。 
另外，负极22的卷起结束端部22E，在上半平坦部的最外周中，配置在越过了与正极电极24的卷起开始端部24S及负极22的卷起开始端部22S对应的位置的平坦面20P的位置。即，从卷绕组20的最内周的末端到负极22的卷起开始端部22S的负极22的卷起开始侧部分，按与从卷绕组20的最外周的末端到正极24的卷起结束端部24E的正极24的卷起结束侧部分及从卷绕组20的最外周的末端到负极22的卷起结束端部22E的负极的卷起结束侧部分的一部分重叠的方式配置。 
换言之，上半平坦部中的最外周的正极24及最外周的负极22的卷起结束侧前端部分，与上半平坦部中的最内周的正极24及最内周的负极22的卷起开始侧前端部分重叠。因此，图14(b)的实施例8的锂离子二次电池，比图14(a)的实施例7的锂离子二次电池仅厚了卷绕组20的最内周的卷起开始侧前端部分与最外周的卷起结束侧前端部分重叠的量。 
正极24、负极22、隔板21的厚度分别做成了100μm、100μm、40μm。另外，图8中的(Z，X)座标的单位为mm。例如，(20，0.2)表示Z座标(长度方向)为20mm、X座标(厚度方向)为0.2mm的位置。 
在图8所示的实施例7及8中，正极24的卷起开始端部24S和负极22的卷起开始端部22S的X座标相同。另一方面，正极24的卷起结束端部24E和负极22的卷起结束端部22E的X座标，分别在实施例8中比在实施例7中大0.3mm。X座标因为是卷绕组20的厚度，所以，实施例8与实施例7相比厚0.3mm。即，在实施例8中，部分地增加了隔板21为3张、正极24为1张、负极22为1张的量的厚度。如果更详细地计算厚度的增加量，则因为隔板21的厚度的增加为40μm×3＝120μm，正极24、负极22的厚度的增加为100μm×2＝200μm，所以，共产生320μm的厚度的差异。 
对实施例7及8的锂离子二次电池，按充电结束电压4.1V、放电结束电压2.7V、充放电率1C(额定电容量的1小时率)进行了3循环充放电后，按60℃充电结束电压4.1V、放电结束电压2.7V、充放电率10CA(额定电容量的1/10小时率)进行了1000循环。 
其结果，如图8所示，实施例7尽管容量维持率为90％左右，但实施例8为80％左右。这可以认为是因为卷绕组20的厚的部分进入到电池罐中，所以电极间距离变短，产生了一部分电阻低的部分，因此电流集中于该部分，促进了劣化。 
通过实施例7与实施例8的比较可知，在将平坦面20P在卷绕方向横切成一半的情况下的卷绕组20中，最好将负极22的卷起开始端 部22S和卷起结束端部22E配置在同一(Z，X)面上或同一(-Z，X)面上，另外将卷起结束端部24E、22E的X座标、Z座标的绝对值分别设定得比卷起开始端部24S、22S的X座标、Z座标的绝对值大。通过这样决定卷起开始及卷起结束端部的位置，能够使卷绕组20的厚度及电极间距离均匀化，能够对锂树枝状晶体的析出进行抑制。 
在实施例7及8的锂离子二次电池中，除了与实施例1～4同样的效果外，还起到使卷绕组20的厚度、正极24、负极22间的距离均匀化这样的效果。 
如以上说明了的那样，本发明的锂离子二次电池，具备将薄片状的正极和薄片状的负极隔着隔板卷绕成扁平形状的卷绕组。此卷绕组被浸渍在各种电解质中，而且在绝缘的同时被收纳在电池罐中。在电池罐上设置了与薄片状的正极连接的正极外部端子和与薄片状的负极连接的负极外部端子，经外部端子进行放电、充电。在本发明的卷绕组中，正极及负极的卷起开始端部及卷起结束端部不位于卷绕组的两端圆弧部，而是位于靠扁平部中央的位置。另外，负极的卷起开始端部与正极相比配置在卷绕组的内周侧，负极的卷起结束端部与正极相比配置在卷绕组的外周侧。进而，在实施例中，通过对负极和正极的长度方向的长度进行规定，在正极复合材料层的隔着隔板的全部相向位置配置了负极复合材料层。换言之，在本发明的锂离子二次电池的卷绕组中，正极由负极覆盖。 
另外，在上述实施方式中，做成了如下的结构：将正极24的卷起开始端部和负极22的卷起开始端部配置在上半平坦部的内周侧，将正极24的卷起结束端部和负极22的卷起结束端部配置在上半平坦部的外周侧。但是，也可将正极24的卷起开始端部和负极22的卷起开始端部22S配置在下半平坦部的内周侧，将正极24的卷起结束端部24E和负极22的卷起结束端部22S配置在下半平坦部的外周侧。另外，也可将正极24的卷起开始端部24S和负极22的卷起开始端部22S配置在上半平坦部的内周侧，将正极24的卷起结束端部24E和负极22的卷起结束端部22E配置在下半平坦部的外周侧。相反，也可将正极24 的卷起开始端部24S和负极22的卷起开始端部22S配置在下半平坦部的内周侧，将正极24的卷起结束端部24E和负极22的卷起结束端部22E配置在上半平坦部的外周侧。 
在上述实施方式中，做成了如下的结构：卷绕组20中的最内周的负极22的卷起开始侧前端部分，按与最外周的正极24及负极22的卷起结束侧前端部分不重叠的方式配置。但是，卷绕组20中的最内周的负极22的卷起开始侧前端部分，也可按与最外周的正极24的卷起结束侧前端部分不重叠，但一部分与最外周的负极22的部分重叠的方式配置。 
本发明的锂离子二次电池不限于上述实施例，也可将本发明适用于使用了以下那样的材料的锂离子二次电池。 
作为正极活性物质可以使用锂过渡性金属复合氧化物。也可由一种或一种以上的过渡性金属置换镍酸锂、氧化锂等正极活性物质的Ni、Co等的一部分进行使用。 
负极活性物质可使用天然石墨、人造石墨、难石墨化碳、易石墨化碳、硅等能够吸藏放出Li的活性物质。在正极复合材料、负极复合材料中一般除了活性物质外还包含粘接剂、导电剂等，但它们的种类、量不限于实施例。 
作为电解质，例如可使用在从碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷、1-乙氧基-2-甲氧基乙烷、3-甲基四氢呋喃、1，2-二氧杂环己烷、1，3-二氧杂环己烷、1，4-二氧杂环己烷、1，3-二氧杂环戊烷、2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷、4-甲基-1，3二氧杂环戊烷等中选择了至少一种以上的非水溶剂中溶解了例如从LiPF6、LiBF4、LiCIO4、LiN(C2F5SO2)2等中选择了至少一种以上的锂盐的有机电解液或具有锂离子的传导性的固体电解质或胶体电解质或在熔化盐等在电池中使用的已知的电解质。 
另外，隔板可使用一般的聚乙烯、聚丙烯等的隔板、含有或涂布 了氧化铝、二氧化硅等无机物的隔板。另外，本发明的锂离子二次电池的卷绕组适用于具有平坦面和圆弧面的全部结构，不论有无卷绕轴的轴芯。另外，本发明的锂离子二次电池，除了机动车用途以外，还可用于UPS电源、移动电话等所有种类的产品。 
此外，本发明的锂离子二次电池，在发明的宗旨的范围内可进行各种变形地适用，总之，只要是如下的锂离子二次电池即可：该锂离子二次电池具备卷绕组和电池罐；该卷绕组是将具有正极复合材料层的薄片状的正极和具有负极复合材料层的薄片状的负极隔着隔板进行卷绕，形成为具有平坦部和与此平坦部的两侧部连接的圆弧状部的扁平形状的卷绕组；该电池罐按将卷绕组浸渍在电解液中的状态收纳该卷绕组，具备与薄片状的正极连接的正极外部端子和与薄片状的负极连接的负极外部端子；负极的卷起开始端部与正极相比配置在卷绕组的内周侧；负极的卷起结束端部与正极相比配置在卷绕组的外周侧；正极的卷起开始端部、负极的卷起开始端部及正极的卷起结束端部、负极的卷起结束端部，不配置在卷绕组的圆弧部的区域内，而是配置在卷绕组的平坦部的区域内；在正极复合材料层的内周面及外周面上配置了对正极复合材料层的整个面进行覆盖的负极复合材料层。 
另外，本发明的锂离子二次电池只要是如下的锂离子二次电池即可：该锂离子二次电池具备卷绕组，该卷绕组是将薄片层一边在两端部折回成大致圆弧状一边卷绕，在中央部将上下2个外面和与各外面相向的2个内面做成了平坦面的卷绕组；该薄片层是使薄片状的正极、薄片状的负极及薄片状的隔板重叠了的薄片层；该正极是将正极复合材料层配置在金属集电体的两面上，并从卷起开始端部到卷起结束端部配置了正极复合材料层的正极；该负极是将负极复合材料层配置在金属集电体的两面上，并从卷起开始端部到卷起结束端部配置了负极复合材料层的负极；该隔板夹设在正极与负极之间；负极的卷起开始端部与正极相比配置在卷绕组的内周侧；负极的卷起结束端部与正极相比配置在卷绕组的外周侧；正极的卷起开始端部、负极的卷起开始端部、正极的卷起结束端部及负极的卷起结束端部，配置在与平坦面 对应的位置；负极的卷起开始端部，与正极的卷起开始端部相比靠卷绕组的卷绕中心地配置。 
以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文加入到这里。 
日本申请专利申请2009年第223152号 

Claims (9)

1.一种锂离子二次电池，其特征在于:
具备卷绕组和电池罐；
该卷绕组是将具有正极复合材料层的薄片状的正极和具有负极复合材料层的薄片状的负极隔着隔板进行卷绕，形成为具有平坦部和与此平坦部的两侧部连接的圆弧状部的扁平形状的卷绕组；
该电池罐按将上述卷绕组浸渍在电解液中的状态收纳该卷绕组，具备与上述薄片状的正极连接的正极外部端子和与上述薄片状的负极连接的负极外部端子；
上述负极的卷起开始端部与上述正极相比配置在卷绕组的内周侧；
上述负极的卷起结束端部与上述正极相比配置在上述卷绕组的外周侧；
上述正极的卷起开始端部、上述负极的卷起开始端部及上述正极的卷起结束端部、上述负极的卷起结束端部，不配置在上述卷绕组的上述圆弧部的区域内，而是配置在上述卷绕组的平坦部的区域内；
在上述正极复合材料层的内周面及外周面上配置了对上述正极复合材料层的整个面进行覆盖的上述负极复合材料层，
上述正极的上述卷起开始端部与上述正极的卷起结束端部，按在上述平坦部的表里方向相互不重叠的方式配置，上述负极的上述卷起开始端部和上述负极的卷起结束端部，按在上述平坦部的表里方向相互不重叠的方式配置。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于:上述卷绕组的平坦部具有以厚度方向的中心轴为边界被进行了分离的上半平坦部和下半平坦部，上述正极的卷起开始端部及上述负极的卷起开始端部配置在上述上半平坦部及上述下半平坦部的一方的内周侧，上述正极的卷起结束端部及上述负极的卷起结束端部，配置在配置了上述正极的卷起开始端部及上述负极的卷起开始端部的上述上半平坦部及上述下半平坦部的上述一方的外周侧。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于:上述卷绕组中的最内周的上述正极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，上述卷绕组中的最内周的上述负极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。
4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于:上述卷绕组中的最内周的上述正极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述正极的卷起结束侧部分及上述最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，上述卷绕组中的最内周的上述负极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述正极的卷起结束侧部分及最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。
5.一种锂离子二次电池，其特征在于:
具备卷绕组，该卷绕组是将薄片层一边在两端部折回成圆弧状一边卷绕，在中央部将上下2个外面和与上述各外面相向的2个内面做成了平坦面的卷绕组；该薄片层是使薄片状的正极、薄片状的负极及薄片状的隔板重叠了的薄片层；该正极是将正极复合材料层配置在金属集电体的两面上，并从卷起开始端部到卷起结束端部配置了上述正极复合材料层的正极；该负极是将负极复合材料层配置在金属集电体的两面上，并从卷起开始端部到卷起结束端部配置了上述负极复合材料层的负极；该隔板夹设在上述正极与负极之间；
上述负极的卷起开始端部与上述正极相比配置在卷绕组的内周侧；
上述负极的卷起结束端部与上述正极相比配置在上述卷绕组的外周侧；
上述正极的卷起开始端部、上述负极的卷起开始端部、上述正极的卷起结束端部及上述负极的卷起结束端部，配置在与上述平坦面对应的位置；
上述负极的卷起开始端部，与上述正极的卷起开始端部相比靠上述卷绕组的卷绕中心地配置，
上述正极的上述卷起开始端部和上述正极的卷起结束端部，按在上述中央部的表里方向相互不重叠的方式配置，上述负极的上述卷起开始端部和上述负极的卷起结束端部，按在上述中央部的表里方向相互不重叠的方式配置。
6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池，其特征在于:在上述正极复合材料层的内周面及外周面上配置了对上述正极复合材料层的整个面进行覆盖的上述负极复合材料层。
7.根据权利要求5或6所述的锂离子二次电池，其特征在于:上述正极的卷起开始端部、上述负极的卷起开始端部、上述正极的卷起结束端部及上述负极的卷起结束端部，配置在上述卷绕组的中央部中的上述内面的一方和与上述内面的一方相向的上述外面上。
8.根据权利要求5或6所述的锂离子二次电池，其特征在于:上述卷绕组中的最内周的上述正极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，上述卷绕组中的最内周的上述负极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。
9.根据权利要求5或6所述的锂离子二次电池，其特征在于:上述卷绕组中的最内周的上述正极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述正极的卷起结束侧部分及上述最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置，上述卷绕组中的最内周的上述负极的卷起开始侧部分，按与最外周的上述正极的卷起结束侧部分及最外周的上述负极的卷起结束侧部分不重叠的方式配置。
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