CN103415955A - 非水电解液电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种卷绕体均匀地膨胀，且能防止弯曲发生的非水电解液电池。非水电解液电池（1）具备正极（31）和负极（32）之间隔着隔膜（33）、（34）而被卷绕的扁平形状的卷绕体（30）、和与所述负极（32）接合的在所述卷绕体（30）的卷绕轴方向上延长的负极极片（36）。所述正极（31）包括带状的正极集电体（310）、形成在所述正极集电体（310）的一面上的第1正极合剂层（311）和形成在所述正极集电体（310）的另一面上的第2正极合剂层（312），所述第1正极合剂层（311）的卷绕终端部（311b）在宽度方向（x方向）上，比所述负极极片（36）更位于所述卷绕体（30）的内周侧，所述第2正极合剂层（312）的卷绕终端部（312b）在宽度方向（x方向）上，比所述负极极片（36）更位于所述卷绕体（30）的外周侧。

Description

非水电解液电池
技术领域
本发明涉及非水电解液电池，更详细地涉及具备扁平形状的卷绕体的非水电解液电池。
背景技术
以往就已知具有在正极和负极之间隔着隔膜而被卷绕的卷绕体的非水电解液电池的构成。另外，已知有为了将电池制成方形或者薄型，而将卷绕体制成扁平形状的构成。
在日本特开2001-273881号公报中公开了一种具有卷绕式的极群的电池，特别是涉及一种具有扁平形的卷绕式电极的电池，以提供防止内部短路的发生、可靠性高的电池为目的的技术。
在日本特开2005-222884号公报中公开了一种关于能防止正极和负极之间发生短路，使正极引线端子侧和负极引线端子侧的厚度平均化，安全且体积能量密度高的电极层叠型电池的技术。
在日本特开2007-26939号公报中公开了一种即使为具有由扁平的卷绕芯卷绕成扁平的电极体的卷绕电池，也不会对电池特性等产生影响，可以将卷绕完的端部配置在希望的位置上的卷绕型电池的技术。
发明内容
在卷绕体中使用的正极和负极是在带状的集电体的至少一面上涂布具有活性物质的合剂层而形成的。由此，卷绕体在这些的合剂层的涂布端具有因合剂层的厚度而产生的高低差。特别是为在集电体的两面形成合剂层的情况、且形成在两面的合剂层的涂布端的位置对齐时，该高低差变得更大。
非水电解液电池通过在正极和负极之间进行客体的授受来进行充放电。例如在锂离子电池中在充电时将锂离子贮藏在负极。由此，负极膨胀。通过负极的膨胀，卷绕体整体要膨胀。但是，卷绕体通常在电池盒内以几乎无缝隙的状态被收容。由此，卷绕体在抑制膨胀的方向上承受来自电池盒的压力。
在这里，如果如上述这样在卷绕体上存在高低差，在该高低差的两侧承受来自电池盒的压力变得不均匀。由于承受不均匀的压力，负极不均匀地膨胀，在卷绕体上产生弯曲。
进一步，在卷绕体内部存在与正极接合的正极极片和与负极接合的负极极片。由于卷绕体的弯曲，有在集电极片（正极极片或者负极极片）上产生扭曲的情况。集电极片的扭曲有时即使使非水电解液电池放电而解除卷绕体的膨胀，也不恢复。
像这样的卷绕体的弯曲和集电极片的扭曲会使非水电解液电池的电池特性恶化。另外，由于抗拒来自电池盒的压力而卷绕体局部地膨胀，因而不能制造厚度均匀且薄的电池。
本发明的目的在于提供一种卷绕体均匀地膨胀，可以防止弯曲的发生的非水电解液电池。
在这里公开的非水电解液电池具备正极和负极之间隔着隔膜而被卷绕的扁平形状的卷绕体、和与所述负极接合的在所述卷绕体的卷绕轴方向上延长的负极极片。所述正极包括带状的正极集电体、形成在所述正极集电体的一面上的第1正极合剂层和形成在所述正极集电体的另一面上的第2正极合剂层，以与所述卷绕体的主面平行、且与卷绕轴方向垂直的方向为宽度方向，所述第1正极合剂层的卷绕终端部在所述宽度方向上比所述负极极片更位于所述卷绕体的内周侧，所述第2正极合剂层的卷绕终端部在所述宽度方向上比所述负极极片更位于所述卷绕体的外周侧。
根据上述的构成，在正极集电体的一面上形成的正极合剂层（第1正极合剂层）的卷绕终端部和在正极集电体的另一面上形成的正极合剂层（第2正极合剂层）的卷绕终端部在卷绕体的宽度方向上远离而形成。由此，因正极合剂层的端部而产生的高低差分散在卷绕体的宽度方向上。因此，在充放电时卷绕体进行膨胀时，可以缓和从电池盒承受的压力为不均匀的情况。其结果，特别是使施加于负极合剂层的力成为均匀。由此，卷绕体30的膨胀变得均匀，抑制了卷绕体30的弯曲。通过抑制卷绕体30的弯曲，也抑制了负极极片36的扭曲。
更具体的，第1正极合剂层的卷绕终端部在卷绕体的宽度方向上比负极极片更位于卷绕体的内周侧。而且，第2正极合剂层的卷绕终端部在卷绕体的宽度方向上比负极极片更位于卷绕体的外周侧。即，在负极极片的两侧配置正极合剂层的卷绕终端部。由此，可以使负极极片所承受的压力均匀化。
如上，根据本发明，卷绕体均匀地膨胀，可以防止产生弯曲。
附图说明
图1为显示本发明的第1实施方式所涉及的非水电解液电池的大致构成的立体图。
图2为图1中A-A截面图。
图3为图1中B-B截面图。
图4A为正极极片的主视图，显示将正极的卷绕终端部附近拔出的图。
图4B为负极极片的主视图，显示将负极的卷绕始端部附近拔出的图。
图5为显示比较方式所涉及的非水电解液电池的大致构成的截面图。
图6A为用于说明比较方式所涉及的非水电解液电池中发生的卷绕体的弯曲和负极极片的扭曲的图。
图6B为用于说明比较方式所涉及的非水电解液电池中发生的卷绕体的弯曲和负极极片的扭曲的图。
图7为显示本发明的第2实施方式所涉及的非水电解液电池的大致构成的截面图。
图8为显示本发明的第3实施方式所涉及的非水电解液电池的大致构成的截面图。
图9为显示本发明的变形例所涉及的非水电解液电池的大致构成的截面图。
图10为显示本发明的变形例所涉及的非水电解液电池的大致构成的截面图。
图11为显示本发明的变形例所涉及的非水电解液电池的大致构成的截面图。
图12为显示膨胀量测定中的、厚度的测定场所的图。
具体实施方式
以下参照图面，详细地说明本发明的实施方式。图中相同或者相当的部分赋予相同的符号，对其说明不重复进行。另外，各图中的部件的尺寸并不是忠实地表示实际的构成部件的尺寸和各部件的尺寸比率等。
[第1实施方式]
[整体的构成]
图1为显示本发明的第1实施方式所涉及的非水电解液电池1的大致构成的立体图。非水电解液电池1具有：有底筒状的外装罐10、覆盖外装罐10的开口盖板20和容纳在外装罐10内的卷绕体30。通过在外装罐10上安装盖板20，来构成在内部具有空间的电池盒C。另外，在该电池盒C内除了卷绕体30以外也封入非水电解液。
外装罐10例如由铝合金形成。外装罐10具有底面11和侧壁12。侧壁12具有对向地配置的一对平面部121和接合平面部121彼此的半圆筒部122。
在这里，接合外装罐10的底面11和盖板20的方向称为z方向而进行参照。与z方向垂直的方向、且与外装罐10的平面部121平行的方向称为x方向而进行参照。与z方向和x方向这两者垂直的方向称为y方向而进行参照。外装罐10的y方向的尺寸比x方向的尺寸小。即，外装罐10为扁平形状。
外装罐10如后述所述兼具作为非水电解液电池1的正极的功能。
盖板20例如与外装罐10同样地由铝合金形成。盖板20嵌合在外装罐10的开口部，通过熔接来接合。
在盖板20的x方向的中央部分形成贯通孔20a。在贯通孔20a中插通聚丙烯制的绝缘垫片21和不锈钢制的负极端子22。具体的为，插通有大致为柱状的负极端子22的大致圆筒状的绝缘垫片21被插通在贯通孔20a中。
在盖板20上与贯通孔20a平行地形成非水电解液的注入口20b。注入口20b由密封栓23密封。注入口20b的周边部和密封栓23的外周部通过熔接进行接合。
图2为图1中的A-A截面图（xz面截面图）。卷绕体30具有分别形成为带状的正极31、负极32和2张隔膜33、34。卷绕体30为，按照负极32、隔膜33、正极31和隔膜34的顺序进行层叠，将负极32为内侧，卷绕在z方向的周围的卷绕体。另外，图2省略了卷绕体30的内周侧的图示。卷绕体30的卷数为任意的。
卷绕体30的y方向的尺寸比x方向的尺寸小。即、卷绕体30为扁平形状。在这里，有时将卷绕体30近似为长方体时面积最大的一对面（垂直于y方向的面）称为卷绕体30的主面。另外，有时将x方向称为卷绕体30的宽度方向，y方向称为卷绕体30的厚度方向。另外，有时将z方向称为卷绕体30的卷绕轴方向。
在正极31的卷绕终端部附近接合正极极片35。而另一方面，在负极32的卷绕始端部附近接合负极极片36。另外，正极极片35本来并不存在于图2的面上，但是为了方便说明，在图2中图示为一点的点画线。
关于卷绕体30、正极极片35和负极极片36的详细构成将在后面进行论述。
向卷绕体30的外部引出正极极片35，使其与盖板20相接。由此，导通正极31和盖板20。由于盖板20和外装罐10接合，因此，也导通了正极31和外装罐10。由此，外装罐10兼具像已经陈述这样的作为正极的功能。
向卷绕体30的外部引出负极极片36，通过引线板25与负极端子22相接。由此，导通负极32和负极端子22。另外，在引线板25和盖板20之间形成绝缘体24。由此，引线板25和盖板20之间被绝缘。
在卷绕体30和外装罐10的底面11之间形成由聚乙烯片构成的绝缘体13。由此，使得正极31和负极32不通过外装罐10而发生短路。
[卷绕体30的构成]
以下参照图3详细地论述卷绕体30的构成。图3为图1中的B-B截面图（xy面截面图）。在图3中仅图示了距卷绕体30的最内周侧大约1周部分的区域和距最外周侧大约1周部分的区域，省略了中途部分。另外，负极32、隔膜33、正极31和隔膜34虽然实际上密合成几乎为无缝隙，但是在图3中为了更容易看而显示为将这些分别分开少许。
正极31包括带状的正极集电体310以及形成在正极集电体310两面的正极合剂层311和312。另外，正极合剂层311形成在正极集电体310的表里的面中离卷绕体30的卷绕中心远的面（外侧的面）上。正极合剂层312形成在正极集电体310的表里的面中离卷绕体30的卷绕中心近的面（内侧的面）上。
作为正极集电体310，例如可以使用铝或者钛等的箔、平织金属丝网、膨胀合金、钢丝网或者冲压金属等。正极集电体310的厚度例如为5～30μm。
正极合剂层311和312是将正极活性物质、导电助剂和粘合剂混合而形成的。作为正极活性物质，可以使用锰酸锂、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂镍钴复合氧化物、氧化钒或者氧化钼等。作为导电助剂，可以使用石墨、碳黑或者乙炔黑等。作为粘合剂，可以单独或者混合地使用聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚四氟乙烯（PTFE）、和聚偏氟乙烯（PVDF）等。
正极合剂层311和312通过压延处理调整为规定的密度。正极合剂层311和312的密度为2.0～3.5g/cm3，更优选为2.3～3.3g/cm3。正极合剂层311和312的厚度例如分别为20～200μm。
正极31在卷绕终端部侧露出正极集电体310的一部分，且在表里的面上合剂层端部的位置在卷绕体30的宽度方向（x方向）上不同。即、如图3所示，正极集电体310的卷绕终端部310b、正极合剂层311的卷绕终端部311b和正极合剂层312的卷绕终端部312b在卷绕体30的宽度方向（x方向）位于分别不同的位置。
而另一方面，正极集电体310的卷绕始端部310a、正极合剂层311的卷绕始端部311a和正极合剂层312的卷绕始端部312a在卷绕体30的宽度方向（x方向）位于大致相同的位置。但是，正极31的卷绕始端部侧的构成为任意。卷绕始端部310a、311a和312a在卷绕体30的宽度方向（x方向）上也可以为分别不同的位置。不过，这些位于全部相同的位置时，由于没有使正极集电体310露出的必要，因此，可以简化制造工程。
负极32包括带状的负极集电体320、以及形成在负极集电体320两面的负极合剂层321和322。另外，负极合剂层321形成在负极集电体320的表里的面中离卷绕体30的卷绕中心远的面（外侧的面）上。负极合剂层322形成在负极集电体320的表里的面中离卷绕体30的卷绕中心近的面（内侧的面）上。
作为负极集电体320可以使用铜、镍或者不锈钢等的箔、平织金属丝网、膨胀合金、钢丝网或者冲压金属等。负极集电体320的厚度例如为5～150μm。
负极合剂层321和322是将负极活性物质和粘合剂混合而形成的。作为负极活性物质，可以使用天然石墨、中间相碳或者非晶质碳等。作为粘合剂，可以单独或者混合地使用羧甲基纤维素（CMC）和羟甲基纤维素（HPC）等纤维素、丁苯橡胶（SBR）、丙烯酸橡胶等橡胶粘合剂、PTFE以及PVDF等。
作为负极活性物质，还可以使用含有金属材料（Li，Si，Al，Ge，Pb，As，Sb等）的所谓合金系的负极材料、或者含有氧化物（SiO，TiO2，Nb2O5，MoO2等）的氧化物系的负极材料来代替上述的碳系的负极材料。另外，还可以混合这些而使用。
负极合剂层321和322通过压延处理来调整为规定的密度。需要根据使用的材料而将负极合剂层321和322的密度选择为最适合。例如如果为石墨材料，为1.0～1.8g/cm3，更优选为1.2～1.6g/cm3。负极合剂层321和322的厚度例如分别为20～200μm。
负极32为在卷绕始端部侧露出负极集电体320的一部分、且在表里的面上合剂层端部的位置在卷绕体30的宽度方向（x方向）上是不同的。即、如图3所示，负极集电体320的卷绕始端部320a、负极合剂层321的卷绕始端部321a和负极合剂层322的卷绕始端部322a在卷绕体30的宽度方向（x方向）上分别位于不同的位置。
另外，负极集电体320的卷绕终端部320b、负极合剂层321的卷绕终端部321b和负极合剂层322的卷绕终端部322b在卷绕体30的宽度方向（x方向）上分别位于不同的位置。
在卷绕体30的最外周侧，正极极片35接合在正极集电体310的露出部分。在本实施方式中，正极极片35接合在正极集电体310的形成正极合剂层312的侧的面上。但是，正极极片35也可以接合在正极集电体310的形成正极合剂层311的侧的面上。
图4A为正极极片35的主视图，示出拔出正极31的卷绕终端部附近的图。如图4A所示，正极极片35在卷绕体30的卷绕轴方向（z方向）上延长。作为正极极片35，可以使用铝或者钛等。正极极片35的厚度例如为2～10μm。
正极极片35的一个端部35a位于正极31的卷绕轴方向（z方向）的一个端部（底面11侧的端部）31c的附近。正极极片35的端部35a和正极31的端部31c之间的间隔g1优选为3mm以下。更优选为1mm以下、且不突出于正极集电体310。
正极极片35的另一个端部35b突出于正极31的卷绕轴方向（z方向）的一个端部（盖板20侧的端部）31d。正极极片35的端部35b和正极31的端部31d之间的间隔g2优选为10mm左右。更优选为3～10mm。
正极极片35优选仅在正极31的卷绕轴方向（z方向）的两端部附近接合，中央部分不进行接合。更具体的，正极极片35和正极31的正极集电体310仅在图4A中以一点的点画线包围而示出的区域S1和S2中进行接合。
进一步，底面11侧端部的区域S1的面积优选为18～27mm2。更优选为20～25mm2。另外，盖板20侧端部的区域S2的面积优选为9～18mm2。更优选为12～15mm2。
在卷绕体30的最内周侧，负极极片36与负极集电体320的露出部分接合。在本实施方式中，负极极片36接合在负极集电体320的形成负极合剂层322的侧的面上。但是，负极极片36也可以接合在负极集电体320的形成负极合剂层321的侧的面上。
图4B为负极极片36的主视图，示出拔出负极32的卷绕始端部附近的图。如图4B所示，负极极片36在卷绕体30的卷绕轴方向（z方向）上延长。作为负极极片36，可以使用铜、镍或者不锈钢等。负极极片36的厚度例如为2～10μm。
负极极片36的一个端部36a位于负极32的卷绕轴方向（z方向）的一个端部（底部11侧的端部）32c的附近。负极极片36的端部36a和负极32的端部32c之间的间隔g3优选为3mm以下。更优选为1mm以下、且不突出于负极集电体320。
负极极片36的另一个端部36b突出于负极32的卷绕轴方向（z方向）的一个端部（盖板20侧的端部）32d。负极极片36的端部36b和负极32的端部32d之间的间隔g4优选为10mm左右。更优选为3～10mm。
负极极片36优选仅在负极32的卷绕轴方向（z方向）的两端部附近进行接合，而中央部分不进行接合。更具体的，负极极片36和负极32的负极集电体320仅在图4B中以一点点画线包围而示出的区域S3和S4中进行接合。
进一步，底面11侧端部的区域S3的面积优选为18～27mm2。更优选为20～25mm2。另外，盖板20侧的端部的区域S4的面积优选为9～18mm2。更优选为12～15mm2。
再次参照图3，继续对卷绕体30进行说明。作为隔膜33和34，可以使用聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）或者聚苯硫醚（PPS）等的多孔性薄膜或者无纺布。隔膜33和34的厚度例如为5～30μm。更优选为10～20μm。
与卷绕体30一起封入电池盒C中的非水电解液是使锂盐溶解在有机溶剂中的溶液。作为有机溶剂，可以单独地或者混合两种以上的碳酸亚乙烯酯（VC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丁烯酯（BC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、甲基乙基碳酸酯（MEC）、或者γ-丁内酯等而使用。作为锂盐，可以使用LiPF6、LiBF4、或者LiN（CF3SO2）2等。
在卷绕体30中，负极合剂层321配置成将隔膜33隔在其间而与正极合剂层312对向。负极合剂层322配置成将隔膜34隔在其间而与正极合剂层311对向。对于非水电解液电池1的充放电，在正极合剂层311和负极合剂层322对向的部分以及正极合剂层312和负极合剂层321对向的部分，进行客体（例如、锂离子）的授受。
另外，在正极合剂层311和负极合剂层322的一对中，需要使作为客体的接受侧的负极合剂层322的面积比正极合剂层311的面积大。由此，在本实施方式中，负极合剂层322的卷绕始端部322a比正极合剂层311的卷绕始端部311a更位于负极集电体320的卷绕始端部320a侧。另外，负极合剂层322的卷绕终端部322b比正极合剂层311的卷绕终端部311b更位于负极集电体320的卷绕终端部320b侧。
同样地需要使负极合剂层321的面积比正极合剂层312的面积大。由此，在本实施方式中，负极合剂层321的卷绕始端部321a比正极合剂层312的卷绕始端部312a更位于负极集电体320的卷绕始端部320a侧。另外，负极合剂层321的卷绕终端部321b比正极合剂层312的卷绕终端部312b更位于负极集电体320的卷绕终端部320b侧。
在非水电解液电池1中，正极合剂层311的卷绕终端部311b在卷绕体30的宽度方向（x方向）上比负极极片36更位于卷绕体30的内周侧。进一步，正极合剂层312的卷绕终端部312b在卷绕体30的宽度方向（x方向）上比负极极片36更位于卷绕体30的外周侧。换句话说，负极极片36位于卷绕终端部311b和312b之间。
[非水电解液电池1的制造方法]
以下公开的制造方法为一种例示，并不限定本发明。
在纯净水或有机溶剂中充分地混合正极活性物质、导电助剂和粘合剂来制作分散体（浆料）。使用刮刀涂覆（die coater）、狭缝式涂布或者浸渍式涂布等将浆料涂布在正极集电体310的两面。涂布后，使浆料干燥，接下来，进行压延处理调整成规定的厚度和密度。由此，得到在正极集电体310上形成有正极合剂层311和312的正极31。通过熔接或者导电性粘接材料等，在正极31的正极集电体310的露出部接合正极极片35。
在纯净水或有机溶剂中充分地混合负极活性物质和粘合剂来制作分散体（浆料）。使用刮刀涂覆、狭缝式涂布或者浸渍式涂布等将浆料涂布在负极集电体320的两面。涂布后，使浆料干燥，接下来，进行压延处理调整成规定的厚度和密度。由此，得到在负极集电体320上形成有负极合剂层321和322的负极32。通过熔接或者导电性粘接材料等，在负极32的负极集电体320的露出部接合负极极片36。
按照负极32、隔膜33、正极31和隔膜34的顺序进行层叠。使用圆形或者椭圆形的卷绕芯将层叠体用卷绕机进行卷绕。卷绕后，拔出卷绕芯，向一个方向施加压力使卷绕体30成为扁平形状。或者也可以使用扁平形状的卷绕芯用卷绕机卷绕上述层叠体，制成扁平形状的卷绕体30。
将正极极片35的端部35b和盖板20进行熔接，负极极片36的端部36b和引线板25进行熔接。将卷绕体30收在外装罐10中，外装罐10和盖板20进行熔接。从盖板20的注入口20b注入非水电解液。注入后，由密封栓23来密封注入口20b，注入口20b的周边部和密封栓23的外周部进行熔接。
[非水电解液电池1的效果]
根据非水电解液电池1的构成，在正极集电体310的一面上形成的正极合剂层311的卷绕终端部311b和在正极集电体310的另一面上形成的正极合剂层312的卷绕终端部312b在卷绕体30的宽度方向（x方向）上分开地形成。由此，由卷绕终端部311b所产生的高低差和由卷绕终端部312b所产生的高低差分散于卷绕体30的宽度方向（x方向）上。因此，在充放电时卷绕体30进行膨胀时，可以缓和来自电池盒C的压力为不均匀的现象。其结果，特别是使施加于负极合剂层321和322的力成为均匀。由此，卷绕体30的膨胀成为均匀，抑制了卷绕体30的弯曲。通过抑制卷绕体30的弯曲，也抑制了负极极片36的扭曲。
更具体地，正极合剂层311的卷绕终端部311b在卷绕体30的宽度方向（x方向）上比负极极片36更位于卷绕体30的内周侧。而且，正极合剂层312的卷绕终端部312b在卷绕体30的宽度方向（x方向）上比负极极片36更位于卷绕体30的外周侧。即、在负极极片36的两侧配置卷绕终端部311b和312b。由此，可以使负极极片36所承受的压力均一化。
卷绕体30在卷绕轴方向（z方向）和卷绕体宽度方向（x方向）上也进行膨胀。由此，如图4A所示，优选正极极片35仅在正极31的卷绕轴方向（z方向）的两端部附近进行接合，而中央部分不进行接合。这是因为通过不固定整面，可以缓和扭曲。对于负极极片36同样地也优选仅在负极32的卷绕轴方向（z方向）的两端部附近进行接合，而中央部分不进行接合。
本发明在使用含有金属或者氧化物的材料作为负极活性物质的情况下可以特别适宜地使用。这是因为含有这些负极活性物质的负极32，其充电时的膨胀率特别大。如果举一个例子，碳系的负极材料的膨胀率大约为120%，而相对于此，使用金属材料的负极材料，其膨胀率也可能达到200%。
[比较方式]
在这里为了说明本实施方式所涉及的非水电解液电池1的效果，对于假想的比较方式进行描述。图5为显示比较方式所涉及的非水电解液电池9的大致构成的截面图。作为非水电解液电池1所具有的卷绕体30的取代，非水电解液电池9具备卷绕体90。
卷绕体90含有由正极集电体910以及正极合剂层911和912构成的正极91、由负极集电体920以及负极合剂层921和922构成的负极92、隔膜33和34。在图5中，910a、911a、912a、920a、921a和922a分别为显示正极集电体910、正极合剂层911、正极合剂层912、负极集电体920、负极合剂层921和负极合剂层922的卷绕始端部的参照符号。910b、911b、912b、920b、921b和922b分别为显示正极集电体910、正极合剂层911、正极合剂层912、负极集电体920、负极合剂层921和负极合剂层922的卷绕终端部的参照符号。
就卷绕体90而言，正极合剂层911的卷绕终端部911b和正极合剂层912的卷绕终端部912b在卷绕体90的宽度方向（x方向）上为大致相同的位置。由此，在该位置上存在正极合剂层911和912的厚度合在一起的比较大的高低差。进一步，卷绕终端部911b和912b，这两者在卷绕体90的宽度方向（x方向）上都比负极极片36更位于卷绕体90的外周侧。
图6A和图6B为用于说明非水电解液电池9中所发生的卷绕体90的弯曲和负极极片36的扭曲的图。图6A和图6B为，示意性地显示从非水电解液电池9的构成中抽出正极合剂层911的卷绕终端部911b和正极合剂层912的卷绕终端部912b的周围、以及负极极片36的截面图。在图6A和图6B中，省略了正极集电体910、负极集电体920以及隔膜33和34的图示。
如果对非水电解液电池9进行充电，则如图6A中箭头所示，负极92进行膨胀。由于负极92的膨胀，卷绕体90整体要进行膨胀。但是，通常卷绕体90在电池盒C中以几乎无缝隙的状态被收容。因此，卷绕体90从电池盒C（图6A中电池盒C的侧壁12的平面部121）在抑制膨胀的方向上承受压力。
在这里，卷绕体90存在由正极合剂层911的卷绕终端部911b和正极合剂层912的卷绕终端部912b所产生的比较大的高低差。在该高低差的两侧，从电池盒C所承受的压力变为不均匀。由于承受不均匀的压力，负极合剂层921和922不均匀地进行膨胀。其结果如图6B所示，卷绕体90产生弯曲。
进一步，在非水电解液电池9中，卷绕终端部911b和912b这两者在卷绕体90的宽度方向（x方向）上都比负极极片36更位于卷绕体90的外周侧。由此，在负极极片36的两侧，负极合剂层层921和922不均匀地膨胀。即、负极极片36借助卷绕体90的弯曲在卷绕体90的宽度方向（x方向）上承受不均匀的力。其结果，负极极片36产生扭曲。负极极片36的扭曲有时即使使非水电解液电池9放电除去卷绕体90的膨胀，也不恢复。
像这样的卷绕体90的弯曲和负极极片36的扭曲使非水电解液电池9的电池特性恶化。另外，抗拒来自电池盒C的压力，卷绕体90局部地膨胀，非水电解液电池9有不满足厚度规格的情况。
根据本实施方式所涉及的非水电解液电池1的构成，由卷绕终端部311b所产生的高低差和由卷绕终端部312b所产生的高低差分散在卷绕体30的宽度方向（x方向）上。因此，在充放电时卷绕体30进行膨胀时，可以缓和来自电池盒C所承受的压力成为不均匀的现象。进一步，在负极极片36的两侧配置卷绕终端部311b和312b。由此，可以使负极极片36所承受的压力均一化。
[第2实施方式]
图7为显示本发明第2实施方式所涉及的非水电解液电池2的大致构成的截面图。作为非水电解液电池1所具有的卷绕体30的取代，非水电解液电池2具备卷绕体40。
比较卷绕体4和卷绕体30，负极的构成不同。即，作为负极32的取代，卷绕体40含有负极42。负极42包括负极集电体420、负极合剂层421和422。图7中，420a、421a和422a分别为显示负极集电体420、负极合剂层421和负极合剂层422的卷绕始端部的参照符号。420b、421b、和422b分别为显示负极集电体420、负极合剂层421和负极合剂层422的卷绕终端部的参照符号。
在本实施方式中，负极合剂层421的卷绕终端部421b在卷绕体40的宽度方向（x方向）上位于正极合剂层312的卷绕终端部312b和负极极片36之间。由此，负极合剂层421的卷绕终端部421b在卷绕体40的宽度方向（x方向）上不位于负极极片36的两端之间。另外，负极合剂层422的卷绕终端部422b在卷绕体40的宽度方向（x方向）上位于正极合剂层311的卷绕终端部311b和正极极片35之间。
根据非水电解液电池2的构成，负极合剂层421的卷绕终端部421b和负极合剂层422的卷绕终端部422b这两者在卷绕体40的宽度方向（x方向）上不位于负极极片36的两端之间。换句话说，卷绕终端部421b和422b这两者投影到xz平面时不与负极极片36重合。由此，负极42膨胀时，通过在卷绕终端部421b和422b两侧的膨胀差，可以防止负极极片36进行扭曲。
进一步，根据非水电解液电池2的构成，负极极片36在卷绕体40的宽度方向（x方向）上不仅位于正极合剂层311的卷绕终端部311b和正极合剂层312的卷绕终端部312b之间，还位于负极合剂层421的卷绕终端部421b和负极合剂层422的卷绕终端部422b之间。由此，在负极极片36的两侧，可以使从卷绕体40所承受的压力成为对称。因此，可以防止负极极片36进行扭曲。
非水电解液电池2的构成比非水电解液电池1的构成更优选。这是因为，就非水电解液电池1（图3）而言，负极合剂层321的卷绕终端部321b在投影到xz平面时与负极极片36重合。另外是因为，在非水电解液电池1中，负极极片36不位于卷绕终端部321b和322b之间。即、就非水电解液电池1的构成而言，负极极片36的一侧存在一个卷绕终端部（312b），而在另一侧存在2个卷绕终端部（311b和322b），而相对于此，就非水电解液电池2的构成而言，负极极片36的两侧分别存在2个卷绕终端部（312b和421b、以及311b和422b）。由此，非水电解液电池2中，其负极极片36所承受的力为对称。因此，与非水电解液电池1的构成相比，非水电解液电池2的构成在负极极片36中更难于产生扭曲。
[第3实施方式]
图8为显示本发明第3实施方式所涉及的非水电解液电池3的大致构成的截面图。作为非水电解液电池1所具有的卷绕体30的取代，非水电解液电池3具备卷绕体50。
比较卷绕体50和卷绕体30，负极的构成不同。即、作为负极32的取代，卷绕体50包括负极52。负极52包括负极集电体520、以及负极合剂层521和522。图8中，520a、521a、和522a分别为显示负极集电体520、负极合剂层521和负极合剂层522的卷绕始端部的参照符号。520b、521b、和522b分别为显示负极集电体520、负极合剂层521和负极合剂层522的卷绕终端部的参照符号。
在本实施方式中，负极合剂层521的卷绕终端部521b在卷绕体50的宽度方向（x方向）上位于负极极片36和正极极片35之间。另外，负极合剂层522的卷绕终端部522b在卷绕体50的宽度方向（x方向）上位于正极合剂层311的卷绕终端部311b和正极极片35之间。
根据非水电解液电池3的构成，与非水电解液电池2同样地负极合剂层521的卷绕终端部521b和负极合剂层522的卷绕终端部522b这两者在卷绕体50的宽度方向（x方向）上不位于负极极片36的两端之间。换句话说，将卷绕终端部521b和522b这两者投影到xz平面时，与负极极片36不重合。由此，负极52膨胀时，通过在卷绕终端部521b和522b两侧的膨胀差，可以防止负极极片36进行扭曲。
根据非水电解液电池3的构成，进一步，卷绕终端部521b和522b这两方都位于正极极片35和负极极片36之间。由于正极极片35和负极极片36分别具有一定的厚度，因此，在正极极片35和负极极片36之间的部分，卷绕体50的厚度（y方向的尺寸）变得最薄。通过在该部分设置卷绕终端部521b和522b，可以使得卷绕体50的最厚部的厚度变薄。因此，非水电解液电池3的构成比非水电解液电池1和2的构成更优选。
另外，在本实施方式中，负极集电体520的卷绕终端部520b、负极合剂层521的卷绕终端部521b和负极合剂层522的卷绕终端部522b在卷绕体50的宽度方向（x方向）上位于各自不同的位置。但是，负极52的卷绕终端部侧的构成为任意的。卷绕终端部520b、521b和522b的任意一组或者全部在卷绕体50的宽度方向（x方向）上可以位于相同的位置。特别是当这些全部位于相同的位置时，由于不需要露出负极集电体520，因此可以使制造工程简单化。
[非水电解液电池1～3的变形例]
图9～图11为显示非水电解液电池1～3的变形例所涉及的非水电解液电池4～6的大致构成的截面图。非水电解液电池4～6分别具有卷绕体60、70、80。
卷绕体60、70、80共通地包括正极61、以及隔膜33和34。正极61包括正极集电体610、以及正极合剂层611和612。图9～图11中、610a、611a和612a分别为显示正极集电体610、正极合剂层611和正极合剂层612的卷绕始端部的参照符号。610b、611b和612b分别为显示正极集电体610、正极合剂层611和正极合剂层612的卷绕终端部的参照符号。
在非水电解液电池4～6中，正极合剂层612的卷绕终端部612b在卷绕体60（70、80）的宽度方向（x方向）上比负极极片36更位于卷绕体60（70、80）的内周侧。进一步，正极合剂层611的卷绕终端部611b在卷绕体60（70、80）的宽度方向（x方向）上比负极极片36更位于卷绕体60（70、80）的外周侧。换句话说，负极极片36在卷绕体60（70、80）的宽度方向（x方向）上位于卷绕终端部611b和612b之间。
由此，与非水电解液电池1～3同样地，由卷绕终端部611b所产生的高低差和由卷绕终端部612b所产生的高低差分散在卷绕体60（70、80）的宽度方向（x方向）上。因此，在充放电时卷绕体60（70、80）进行膨胀时，可以缓和从电池盒C所承受的压力成为不均匀的现象。进一步，通过在负极极片36的两侧配置卷绕终端部611b和612b，可以使负极极片36所承受的压力均一化。
在非水电解液电池4～6中，位于卷绕体60（70、80）外周侧的正极合剂层612的卷绕终端部612b在卷绕体60（70、80）的宽度方向（x方向）上比负极极片36更位于卷绕体60（70、80）的内周侧。
作为负极极片36位于卷绕终端部611b和612b之间的构成，可以认为是：（A）卷绕终端部612b比负极极片36更位于外周侧、卷绕终端部611b比负极极片36更位于内周侧的构成、以及（B）卷绕终端部612b比负极极片36更位于内周侧、卷绕终端部611b比负极极片36更位于外周侧的构成。非水电解液电池1～3的构成相当于（A）的构成，而非水电解液电池4～6的构成相当于（B）的构成。
参照图9～图11明确可知，在（B）的构成中，位于卷绕体60（70、80）的内周侧的卷绕终端部611b比位于其外侧的卷绕终端部612b在卷绕体60（70、80）的宽度方向（x方向）上更位于外周侧。由此，无缝隙地密合正极61、负极62（72、82）、隔膜33和34而使其卷绕时，通过卷绕终端部611b，至少在正极合剂层612上产生弯折部。而另一方面，参照图3、图7和图8明确可知，在（A）的构成中不产生像这样的弯折部。因此，（B）的构成比（A）的构成更优选。
参照图9，非水电解液电池4所具有的卷绕体60包括负极62。负极62包括负极集电体620、以及负极合剂层621和622。图9中、620a、621a和622a分别为显示负极集电体620、负极合剂层621和负极合剂层622的卷绕始端部的参照符号。而620b、621b和622b分别为显示负极集电体620、负极合剂层621和负极合剂层622的卷绕终端部的参照符号。
与非水电解液电池1同样地，负极合剂层622的面积由于需要比对向的正极合剂层611的面积大，因此，负极合剂层622的卷绕终端部622b比正极合剂层611的卷绕终端部611b更位于负极集电体620的卷绕终端部620b侧。由于负极合剂层621的面积需要比对向的正极合剂层612的面积大，因此，负极合剂层621的卷绕终端部621b比正极合剂层612的卷绕终端部612b更位于负极集电体620的卷绕终端部620b侧。
参照图10，非水电解液电池5所具有的卷绕体70包括负极72。负极72包括负极集电体720、以及负极合剂层721和722。图10中，720a、721a和722a分别为显示负极集电体720、负极合剂层721和负极合剂层722的卷绕始端部的参照符号。720b、721b和722b分别为显示负极集电体720、负极合剂层721和负极合剂层722的卷绕终端部的参照符号。
负极合剂层722的卷绕终端部722b在卷绕体70的宽度方向（x方向）上位于正极合剂层611的卷绕终端部611b和负极极片36之间。由此，负极合剂层722的卷绕终端部722b在卷绕体70的宽度方向（x方向）上不位于负极极片36的两端之间。另外，负极合剂层721的卷绕终端部721b在卷绕体70的宽度方向（x方向）上位于正极合剂层612的卷绕终端部612b和正极极片35之间。
根据非水电解液电池5的构成，卷绕终端部721b和722b这两者在投影到xz平面时，不与负极极片36重合。由此，负极72膨胀时，通过在卷绕终端部721b和722b两侧的膨胀差，可以防止负极极片36进行扭曲。另外，负极极片36位于卷绕终端部721b和722b之间。由此，在负极极片36的两侧中从卷绕体70所承受的压力可以为对称的。因此，非水电解液电池5的构成比非水电解液电池4的构成更优选。这是因为，在非水电解液电池4（图9）中，负极合剂层622的卷绕终端部622b在投影到xz平面上时，与负极极片36重合。另外，这是因为在非水电解液电池4中，负极极片36不位于卷绕终端部621b和622b之间。即、就非水电解液电池4的构成而言，在负极极片36的一侧存在一个卷绕终端部（611b），在另一侧存在2个卷绕终端部（612b和621b），而相对于此，在非水电解液电池5的构成中，在负极极片36的两侧分别存在2个卷绕终端部（611b和722b、以及612b和721b）。由此，在非水电解液电池5中，负极极片36所承受的力为对称。由此，与非水电解液电池4的构成相比，非水电解液电池5的构成中负极极片36更难产生扭曲。
参照图11，非水电解液电池6所具有的卷绕体80包括负极82。负极82包括负极集电体820、以及负极合剂层821和822。图11中，820a、821a和822a分别为显示负极集电体820、负极合剂层821和负极合剂层822的卷绕始端部的参照符号。820b、821b和822b分别为显示负极集电体820、负极合剂层821和负极合剂层822的卷绕终端部的参照符号。
负极合剂层822的卷绕终端部822b在卷绕体80的宽度方向（x方向）上位于负极极片36和正极极片35之间。另外，负极合剂层821的卷绕终端部821b在卷绕体80的宽度方向（x方向）上位于正极合剂层612的卷绕终端部612b和正极极片35之间。
根据非水电解液电池6的构成，与非水电解液电池5同样地，卷绕终端部821b和822b这两者投影到xz平面上时，不与负极极片36重合。由此，负极82膨胀时，通过在卷绕终端部821b和822b两侧的膨胀差，可以防止负极极片36进行扭曲。
根据非水电解液电池6的构成，进一步，卷绕终端部821b和822b这两者都位于正极极片35和负极极片36之间。由于正极极片35和负极极片36分别具有一定的厚度，因此，在正极极片35和负极极片36之间的部分，卷绕体80的厚度（y方向的尺寸）变得最薄。通过使卷绕终端部821b和822b位于该部分，可以使得卷绕体80的最厚部的厚度变薄。因此，非水电解液电池6的构成比非水电解液电池4和5的构成更优选。
如果整理以上这些，在本说明书中公开的实施方式按优选的顺序为，非水电解液电池3（图8）、非水电解液电池2（图7）、非水电解液电池1（图3）、非水电解液电池6（图11）、非水电解液电池5（图10）、非水电解液电池4（图9）。
[其他的实施方式]
以上说明了有关本发明的实施方式，但是本发明并不限于上述的各实施方式中，在发明的范围内可以为各种各样的改变。
如非水电解液电池1～6所示，本发明所涉及的非水电解液电池，其一个正极合剂层的卷绕终端部（311b，612b）在卷绕体的宽度方向上比负极极片更位于卷绕体的内周侧，而另一个正极合剂层的卷绕终端部（312b，611b）在卷绕体的宽度方向上比负极极片更位于卷绕体的外周侧。这是因为，由此，可以分散卷绕终端部的高低差。
在上述的构成中，如非水电解液电池1～3所示，优选为：在卷绕体的宽度方向上，比负极极片更位于卷绕体的外周侧的正极合剂层的卷绕终端部（312b）比另一个正极合剂层的卷绕终端部（311b）更位于卷绕体的外周侧。这是因为，由此，在外侧的正极合剂层不存在弯折部。
在上述的构成中，如非水电解液电池2、3、5、6所示，优选一个负极合剂层的卷绕终端部（421b，521b，722b，822b）在卷绕体的宽度方向上位于对向的正极合剂层的卷绕终端部和正极极片之间、且不位于负极极片的两端之间，而另一个负极合剂层的卷绕终端部（422b，522b，721b，821b）在卷绕体的宽度方向上位于对向的正极合剂层的卷绕终端部和正极极片之间。这是因为，通过在负极合剂层的卷绕终端部的两侧的膨胀差，可以防止负极极片进行扭曲。
在上述的构成中，如非水电解液电池3和6所示，优选两个卷绕终端部在所述宽度方向上都位于正极极片和负极极片之间。因为可以使得卷绕体的最厚部的厚度变薄。
在本说明书中，例示了正极极片形成在卷绕体的最外周侧上的构成。但是，正极极片也可以形成在卷绕体的最内周侧（正极的卷绕始端部侧）。
在本说明书中例示了卷绕体被收容在由以铝合金等形成的外装罐和盖板构成的电池盒中的构成。但是，本发明并不限定于此，也可以为卷绕体被收容在层叠式外装体等中的构成。
在本说明书中，例示了非水电解液电池为锂离子二次电池的情况。本发明，可以特别适宜地使用非水电解液电池为锂离子二次电池的情况。但是，本发明并不限定于此，可以实施作为在发明的范围内的各种各样的非水电解液电池。
实施例
实施例1
以下基于实施例更具体地说明本发明。另外，该实施例并不限定本发明。
实施例
正极的作制
使用双轴混炼机将以3:7的比例（质量比）混合有“Li1.0Ni0.5Co0.2Mn0.3O2”和“Li1.036Co0.0991Al0.004Mg0.002Sr0.001Ti0.002Zr0.001O2”的正极活性物质100质量份、以10质量%的浓度含有作为粘合剂的PVDF的N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶液20质量份、作为导电助剂的人造石墨1质量份和科琴黑1质量份进行混炼，进一步添加NMP来调节粘度，调制成含有正极合剂的糊。
将上述含有正极合剂的糊（浆料）涂布在厚度为15μm的铝箔（正极集电体）的两面后，在100℃进行7小时的真空乾燥，在铝箔的两面形成正极合剂层。其后，进行加压（压延）处理，调节正极合剂层的厚度和密度，在铝箔的露出部熔接镍制的正极极片，制成长度为543mm、宽度为50mm的带状正极。所得到的正极中的正极合剂层为，每个单面的厚度是65mm。
负极的作制
以用碳材料被覆SiO表面的复合体的量为3.75质量%的量将用碳材料被覆作为负极活性物质的平均粒径D50%为8μm的SiO表面的复合体（复合体中碳材料的量为10质量%）和平均粒径D50%为16μm的石墨混合，向该混合物97.5质量份、作为粘合剂的SBR1.5质量份和作为增稠剂的CMC1质量份中，添加水进行混合，调制含有负极合剂的糊。
将上述含有负极合剂的糊（浆料）涂布在厚度为8μm的铜箔（负极集电体）的两面后，在160℃、进行24小时的真空乾燥，在铜箔的两面形成负极合剂层。其后，进行加压（压延）处理来调节负极合剂层的厚度和密度，在铜箔的露出部熔接镍制的负极极片，制成长度为626mm、宽度为51mm的带状的负极。所得到的负极中的负极合剂层为，每个单面的厚度是60μm。
非水电解液的调制
在碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）的容积比3:7的混合溶剂中以1.1mol/L的浓度溶解LiPF6，分别添加氟代碳酸乙烯酯（FEC）使其成为2.0质量%的量和碳酸亚乙烯酯（VC）使其成为2.0质量%的量，调制非水电解液。
电池的组装
将上述带状的正极隔着厚度为16μm的锂二次电池用PE制隔膜与上述带状的负极重叠，卷绕后，加压成偏平状。卷绕体按照结构为第1实施方式所涉及的卷绕体30（图3）来制作。
然后，将上述电极卷绕体插入外部尺寸为厚度4.4mm、宽度45.8mm、高度55.3mm的铝合金制的方形的电池盒中，进行集电极片的熔接，同时，在电池盒的开口端部熔接铝合金制的盖板。其后，从设置在盖板上的注入口注入上述非水电解液，静置1小时后，密封注入口。其后，经过化成工序，得到图1所示的结构的锂二次电池。
比较例
卷绕体按照结构为比较方式所涉及的卷绕体90（图5）来制作。除此之外与实施例同样地得到锂二次电池。
[膨胀量测定]
使用数码千分尺（三丰制）作为厚度测定器。测定端子为
Figure BDA00002776399300211
测定压为5～10N，测定了实施例和比较例中制作的电池各10个的厚度。
图12为显示膨胀量测定中的、厚度的测定场所的图。图12（a）为锂二次电池的主视图，图12（b）为平面图，显示了赋予各自的尺寸。在图12（a）中，对正极极片35和负极极片36的位置赋予阴影而示意性地显示。对于各个电池，在化成前后测定了负极极片36附近的12点（P1～P12）的厚度。对各点的厚度测定了5次求出平均值。调查了在化成前后厚度的差为最大的点中的、化成前后的厚度的差（膨胀量）。
对于在实施例中制作的10个电池分别如上述这样求出膨胀量（mm），算出平均值。对于在比较例中制作的10个电池同样地分别如上述这样求出膨胀量（mm），算出平均值。表1显示结果。
表1
膨胀量（mm）
实施例 0.287
比较例 0.314
如表1所示，与比较例的锂二次电池相比，实施例的锂二次电池的膨胀量小。可以认为这是因为，根据本发明，卷绕体均匀地膨胀，可以防止弯曲的发生。
工业上的应用性
本发明作为具备扁平形状的卷绕体的非水电解液电池可以用于产业上。

Claims (7)

1.一种非水电解液电池，其特征在于，具备：
正极和负极之间隔着隔膜而被卷绕的扁平形状的卷绕体、和
与所述负极接合的在所述卷绕体的卷绕轴方向上延长的负极极片，
所述正极包括带状的正极集电体、形成在所述正极集电体的一面上的第1正极合剂层和形成在所述正极集电体的另一面上的第2正极合剂层，
以与所述卷绕体的主面平行、且与卷绕轴方向垂直的方向为宽度方向，
所述第1正极合剂层的卷绕终端部在所述宽度方向上比所述负极极片更位于所述卷绕体的内周侧，
所述第2正极合剂层的卷绕终端部在所述宽度方向上比所述负极极片更位于所述卷绕体的外周侧。
2.根据权利要求1所述的非水电解液电池，其中，所述第2正极合剂层的卷绕终端部比所述第1正极合剂层的卷绕终端部更位于所述卷绕体的外周侧。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液电池，其中，进一步具有与所述正极接合的在所述卷绕体的卷绕轴方向上延长的正极极片，
所述负极包括带状的负极集电体、以隔着所述隔膜与所述第2正极合剂层对向的方式形成在所述负极集电体的一面上的第1负极合剂层、和形成在所述负极集电体的另一面上的第2负极合剂层，
所述第1负极合剂层的卷绕终端部在所述宽度方向上位于所述第2正极合剂层的卷绕终端部和所述正极极片之间、且不位于所述负极极片的两端之间，
所述第2负极合剂层的卷绕终端部在所述宽度方向上位于所述第1正极合剂层的卷绕终端部和所述正极极片之间。
4.根据权利要求3所述的非水电解液电池，其中，所述第1负极合剂层的卷绕终端部在所述宽度方向上位于所述正极极片和所述负极极片之间。
5.根据权利要求1～4任一项所述的非水电解液电池，其中，所述负极极片形成为，一个端部位于所述负极的卷绕轴方向的一个端部附近，而另一个端部从所述负极的卷绕轴方向的另一个端部突出。
6.根据权利要求1～5任一项所述的非水电解液电池，其中，所述负极极片仅在所述负极的卷绕轴方向的两端部附近进行接合，而中央部分不进行接合。
7.根据权利要求3～6任一项所述的非水电解液电池，其中，所述第1和第2负极合剂层含有金属或者氧化物。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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