JP2001085042A - リチウム二次電池及び捲回型電極体の作製方法 - Google Patents
リチウム二次電池及び捲回型電極体の作製方法Info
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均質性を確保しつつ、集電抵抗を低く保つこ
とにより良好な出力特性を有する捲回型電極体を用いた
信頼性に優れるリチウム二次電池とその捲回型電極体の
作製方法を提供する。 【解決手段】 それぞれに集電用タブ５が複数取り付け
られた正負各電極板２・３をセパレータ４を介して巻芯
６外周に捲回してなる捲回型電極体１に非水電解液を含
浸してなるリチウム二次電池である。捲回型電極体１と
して、電極板２・３の巻き始めから最初の集電用タブま
での長さをＬ（ｍｍ）、電極板２・３の幅をＷ（ｍ
ｍ）、巻芯６の外径をＲ（ｍｍ）、電極板２・３の厚み
をＴ（μｍ）、集電用タブ５の厚みをｔ（μｍ）、集電
用タブ５の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・
ｗ／（Ｒ・Ｔ）の関係を満足するものを用いる。
とにより良好な出力特性を有する捲回型電極体を用いた
信頼性に優れるリチウム二次電池とその捲回型電極体の
作製方法を提供する。 【解決手段】 それぞれに集電用タブ５が複数取り付け
られた正負各電極板２・３をセパレータ４を介して巻芯
６外周に捲回してなる捲回型電極体１に非水電解液を含
浸してなるリチウム二次電池である。捲回型電極体１と
して、電極板２・３の巻き始めから最初の集電用タブま
での長さをＬ（ｍｍ）、電極板２・３の幅をＷ（ｍ
ｍ）、巻芯６の外径をＲ（ｍｍ）、電極板２・３の厚み
をＴ（μｍ）、集電用タブ５の厚みをｔ（μｍ）、集電
用タブ５の幅をｗ（ｍｍ）としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・
ｗ／（Ｒ・Ｔ）の関係を満足するものを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、均質性を確保し
つつ、集電抵抗を低く保つことにより良好な出力特性を
有する捲回型電極体を用いた信頼性に優れるリチウム二
次電池とその捲回型電極体の作製方法に関する。
つつ、集電抵抗を低く保つことにより良好な出力特性を
有する捲回型電極体を用いた信頼性に優れるリチウム二
次電池とその捲回型電極体の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 近年、リチウム二次電池は、携帯電
話、ＶＴＲ、ノート型コンピュータ等の携帯型電子機器
の電源用電池として、広く用いられるようになってきて
いる。また、リチウム二次電池は、単電池電圧が４Ｖ程
度と、従来の鉛蓄電池等の二次電池よりも高く、しかも
エネルギー密度が大きいことから、前記携帯型電子機器
のみならず、最近の環境問題を背景に、低公害車として
積極的に一般への普及が図られている電気自動車（Ｅ
Ｖ）或いはハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のモータ
駆動電源としても注目を集めている。
話、ＶＴＲ、ノート型コンピュータ等の携帯型電子機器
の電源用電池として、広く用いられるようになってきて
いる。また、リチウム二次電池は、単電池電圧が４Ｖ程
度と、従来の鉛蓄電池等の二次電池よりも高く、しかも
エネルギー密度が大きいことから、前記携帯型電子機器
のみならず、最近の環境問題を背景に、低公害車として
積極的に一般への普及が図られている電気自動車（Ｅ
Ｖ）或いはハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のモータ
駆動電源としても注目を集めている。
【０００３】 リチウム二次電池には、一般的に、正極
活物質にリチウム遷移金属複合酸化物が、負極活物質に
炭素質材料が、電解液にＬｉイオン電解質を有機溶媒に
溶解した有機電解液が用いられ、電池反応を行う部分で
ある電極体としては、サンドイッチ型、捲回型、積層型
といった種々の形態のものがある。
活物質にリチウム遷移金属複合酸化物が、負極活物質に
炭素質材料が、電解液にＬｉイオン電解質を有機溶媒に
溶解した有機電解液が用いられ、電池反応を行う部分で
ある電極体としては、サンドイッチ型、捲回型、積層型
といった種々の形態のものがある。
【０００４】 これらの中で、ＥＶ等に好適に用いられ
る比較的容量の大きいリチウム二次電池においては、図
1に示すように、集電用タブ（電極からの集電を行うリ
ード線の役割を果たす。以下、「タブ」という。）５が
取り付けられた正負各電極板２・３（正極板２、負極板
３）を、互いに接触しないように、間にセパレータ４を
介しつつ、中空円筒状の巻芯６の外周に捲回してなる捲
回型電極体（以下、「捲回体」という。）１が好適に用
いられる。
る比較的容量の大きいリチウム二次電池においては、図
1に示すように、集電用タブ（電極からの集電を行うリ
ード線の役割を果たす。以下、「タブ」という。）５が
取り付けられた正負各電極板２・３（正極板２、負極板
３）を、互いに接触しないように、間にセパレータ４を
介しつつ、中空円筒状の巻芯６の外周に捲回してなる捲
回型電極体（以下、「捲回体」という。）１が好適に用
いられる。
【０００５】 電極板２・３は、金属箔の両表面に電極
活物質層を形成したものであり、タブ５は、電極板２・
３及びセパレータ４を、巻芯６周りに巻き取る作業中
に、超音波溶接等の手段を用いて、電極板２・３の端部
の金属箔を露出させた部分に所定間隔で取り付けること
ができる。
活物質層を形成したものであり、タブ５は、電極板２・
３及びセパレータ４を、巻芯６周りに巻き取る作業中
に、超音波溶接等の手段を用いて、電極板２・３の端部
の金属箔を露出させた部分に所定間隔で取り付けること
ができる。
【０００６】 なお、電極板２・３は、捲回体１の抵抗
の大きさやエネルギー密度の大きさ等を考慮してその形
状が定められるが、電極板２・３に用いられる金属箔の
厚さは約１０〜５０μｍとされ、また、電極板２・３全
体の厚みは約３００μｍ以下と薄く設定される場合が多
い。
の大きさやエネルギー密度の大きさ等を考慮してその形
状が定められるが、電極板２・３に用いられる金属箔の
厚さは約１０〜５０μｍとされ、また、電極板２・３全
体の厚みは約３００μｍ以下と薄く設定される場合が多
い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 捲回体１の作製方法
としては、図２に示すように、２枚のセパレータ４を両
面テープ等を用いて巻芯６に固定し、巻芯６周りにセパ
レータ４を巻き取る際に、セパレータ４間に挟み込まれ
るようにして電極板２・３を巻き取る方法が好適に用い
られる。
としては、図２に示すように、２枚のセパレータ４を両
面テープ等を用いて巻芯６に固定し、巻芯６周りにセパ
レータ４を巻き取る際に、セパレータ４間に挟み込まれ
るようにして電極板２・３を巻き取る方法が好適に用い
られる。
【０００８】 この場合、電極板２・３は、巻芯６とは
固定されていないこととなるが、電極板２・３は、互い
の電極活物質層がセパレータ４を挟んで対面するよう
に、平行を保った状態におかれることが必要である。こ
こで、巻芯６への巻き始めに電極板２・３の平行がずれ
ると、前述したように電極板２・３は厚みが薄く、ま
た、巻き始めの位置においては曲率が小さいこと等か
ら、すぐに電極板２・３に、皺が発生してしまうことが
ある。
固定されていないこととなるが、電極板２・３は、互い
の電極活物質層がセパレータ４を挟んで対面するよう
に、平行を保った状態におかれることが必要である。こ
こで、巻芯６への巻き始めに電極板２・３の平行がずれ
ると、前述したように電極板２・３は厚みが薄く、ま
た、巻き始めの位置においては曲率が小さいこと等か
ら、すぐに電極板２・３に、皺が発生してしまうことが
ある。
【０００９】 電極板２・３に生じた皺は、セパレータ
４を貫通して内部短絡を起こす原因となる。また、皺が
生じた部分では電極活物質の剥離も生じ易くなり、剥離
した電極活物質による内部短絡の危険性も高くなる。更
に、皺の発生により、電流分布にばらつきが生じて、部
分的に電極活物質の劣化が進行し、電池寿命が短くなる
等の種々の問題を引き起こす。
４を貫通して内部短絡を起こす原因となる。また、皺が
生じた部分では電極活物質の剥離も生じ易くなり、剥離
した電極活物質による内部短絡の危険性も高くなる。更
に、皺の発生により、電流分布にばらつきが生じて、部
分的に電極活物質の劣化が進行し、電池寿命が短くなる
等の種々の問題を引き起こす。
【００１０】 このような巻芯６への巻き始め時に、電
極板２・３に皺が多く発生する原因について検討したと
ころ、先に示した図２に示される巻芯６に最も近い位置
にあるタブ（この位置にあるタブを、以降「タブ５Ａ」
と記すこととする。）が電極板２・３の位置に微妙なず
れを生じさせて、電極板２・３に皺を発生させる原因と
なっていることが明らかとなってきた。従って、タブ５
Ａの位置を巻芯６への巻き始め（電極板２・３の端部）
から遠ざければ、タブ５Ａの電極板２・３への影響を小
さくして、皺の発生を防止することができると考えられ
る。
極板２・３に皺が多く発生する原因について検討したと
ころ、先に示した図２に示される巻芯６に最も近い位置
にあるタブ（この位置にあるタブを、以降「タブ５Ａ」
と記すこととする。）が電極板２・３の位置に微妙なず
れを生じさせて、電極板２・３に皺を発生させる原因と
なっていることが明らかとなってきた。従って、タブ５
Ａの位置を巻芯６への巻き始め（電極板２・３の端部）
から遠ざければ、タブ５Ａの電極板２・３への影響を小
さくして、皺の発生を防止することができると考えられ
る。
【００１１】 しかしながら、タブ５は各タブに流れる
電流が同等となるように、ほぼ一定の等間隔で配設され
ることが好ましい。特に、大電流を放電する頻度が多い
ＥＶやＨＥＶ用の用途では、集電の不均一性は、電流分
布の不均一性によるタブや電極活物質の劣化に影響し、
電池の寿命特性に大きな影響を及ぼす。従って、タブ５
Ａのみが電極板２・３の端部から遠い位置に配設される
と、タブ５Ａのみの集電面積が大きくなり、集電の不均
一が生ずる。一方、タブ５Ａの位置に合わせて、他のタ
ブ間距離を長くとると、配設するタブ５の数が減少し、
電流を取り出す際の抵抗が大きくなる問題を生ずる。
電流が同等となるように、ほぼ一定の等間隔で配設され
ることが好ましい。特に、大電流を放電する頻度が多い
ＥＶやＨＥＶ用の用途では、集電の不均一性は、電流分
布の不均一性によるタブや電極活物質の劣化に影響し、
電池の寿命特性に大きな影響を及ぼす。従って、タブ５
Ａのみが電極板２・３の端部から遠い位置に配設される
と、タブ５Ａのみの集電面積が大きくなり、集電の不均
一が生ずる。一方、タブ５Ａの位置に合わせて、他のタ
ブ間距離を長くとると、配設するタブ５の数が減少し、
電流を取り出す際の抵抗が大きくなる問題を生ずる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑み、巻芯への巻き始めに最も近く取
り付けるタブの位置的条件や形状的条件を、電極板や巻
芯の形状をも考慮して見出したものであり、集電の均一
性を損なうことなく、また、集電抵抗を高めることな
く、電極板における皺の発生を抑えた信頼性に優れたリ
チウム二次電池を提供することを目的とする。
来技術の問題点に鑑み、巻芯への巻き始めに最も近く取
り付けるタブの位置的条件や形状的条件を、電極板や巻
芯の形状をも考慮して見出したものであり、集電の均一
性を損なうことなく、また、集電抵抗を高めることな
く、電極板における皺の発生を抑えた信頼性に優れたリ
チウム二次電池を提供することを目的とする。
【００１３】 即ち、本発明によれば、それぞれに集電
用タブが複数取り付けられた正負各電極板をセパレータ
を介して巻芯外周に捲回してなる捲回型電極体に非水電
解液を含浸してなるリチウム二次電池であって、当該電
極板の巻き始めから最初の集電用タブまでの長さをＬ
（ｍｍ）、当該電極板の幅をＷ（ｍｍ）、当該巻芯の外
径をＲ（ｍｍ）、当該電極板の厚みをＴ（μｍ）、当該
集電用タブの厚みをｔ（μｍ）、当該集電用タブの幅を
ｗ（ｍｍ）としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）
の関係を満足する捲回型電極体を備えたことを特徴とす
るリチウム二次電池、が提供される。
用タブが複数取り付けられた正負各電極板をセパレータ
を介して巻芯外周に捲回してなる捲回型電極体に非水電
解液を含浸してなるリチウム二次電池であって、当該電
極板の巻き始めから最初の集電用タブまでの長さをＬ
（ｍｍ）、当該電極板の幅をＷ（ｍｍ）、当該巻芯の外
径をＲ（ｍｍ）、当該電極板の厚みをＴ（μｍ）、当該
集電用タブの厚みをｔ（μｍ）、当該集電用タブの幅を
ｗ（ｍｍ）としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）
の関係を満足する捲回型電極体を備えたことを特徴とす
るリチウム二次電池、が提供される。
【００１４】 このリチウム二次電池においては、電極
板の幅Ｗは、６０ｍｍ≦Ｗ≦３００ｍｍの範囲にあるこ
とが好ましく、電極板の厚みＴは、５０μｍ≦Ｔ≦２０
０μｍの範囲にあることが好ましい。また、集電用タブ
の厚みｔ（μｍ）は、電極板における集電基板厚み≦ｔ
≦１００μｍの範囲にあることが好ましい。更に、集電
用タブの幅ｗ（ｍｍ）と巻芯の外径Ｒ（ｍｍ）との間に
は、ｗ≦Ｒの関係が成り立つことが好ましい。
板の幅Ｗは、６０ｍｍ≦Ｗ≦３００ｍｍの範囲にあるこ
とが好ましく、電極板の厚みＴは、５０μｍ≦Ｔ≦２０
０μｍの範囲にあることが好ましい。また、集電用タブ
の厚みｔ（μｍ）は、電極板における集電基板厚み≦ｔ
≦１００μｍの範囲にあることが好ましい。更に、集電
用タブの幅ｗ（ｍｍ）と巻芯の外径Ｒ（ｍｍ）との間に
は、ｗ≦Ｒの関係が成り立つことが好ましい。
【００１５】 また、本発明によれば、それぞれに集電
用タブが複数取り付けられた正負各電極板をセパレータ
を介して巻芯外周に捲回してなる捲回型電極体に非水電
解液を含浸してなるリチウム二次電池であって、当該巻
芯の外径をＲ（ｍｍ）、当該集電用タブの幅をｗ（ｍ
ｍ）としたときに、ｗ≦Ｒの関係を満足する捲回型電極
体を備えたことを特徴とするリチウム二次電池、が提供
される。上述した本発明に係るリチウム二次電池におい
ては、巻芯の外径Ｒは、６ｍｍ≦Ｒ≦２０ｍｍとするこ
とが好ましい。また、本発明に係る条件は、正負各電極
板のそれぞれに取り付けられる集電用タブが１０枚以上
の場合に、好適に採用される。
用タブが複数取り付けられた正負各電極板をセパレータ
を介して巻芯外周に捲回してなる捲回型電極体に非水電
解液を含浸してなるリチウム二次電池であって、当該巻
芯の外径をＲ（ｍｍ）、当該集電用タブの幅をｗ（ｍ
ｍ）としたときに、ｗ≦Ｒの関係を満足する捲回型電極
体を備えたことを特徴とするリチウム二次電池、が提供
される。上述した本発明に係るリチウム二次電池におい
ては、巻芯の外径Ｒは、６ｍｍ≦Ｒ≦２０ｍｍとするこ
とが好ましい。また、本発明に係る条件は、正負各電極
板のそれぞれに取り付けられる集電用タブが１０枚以上
の場合に、好適に採用される。
【００１６】 さて、本発明のリチウム二次電池におい
ては、正極活物質として、立方晶スピネル構造を有する
マンガン酸リチウムが好適に用いられ、Ｌｉ／Ｍｎ比が
０．５超であるマンガン酸リチウムが、特に好適に用い
られる。本発明は、２Ａｈ以上の電池容量のものに好適
に用いられ、また、電気自動車若しくはハイブリッド電
気自動車の電源として用いられる電池に好適に用いられ
る。
ては、正極活物質として、立方晶スピネル構造を有する
マンガン酸リチウムが好適に用いられ、Ｌｉ／Ｍｎ比が
０．５超であるマンガン酸リチウムが、特に好適に用い
られる。本発明は、２Ａｈ以上の電池容量のものに好適
に用いられ、また、電気自動車若しくはハイブリッド電
気自動車の電源として用いられる電池に好適に用いられ
る。
【００１７】 更に上述したリチウム二次電池に好適に
用いられる捲回型電極体の作製方法として、本発明によ
れば、それぞれに集電用タブが複数取り付けられた正負
各電極板をセパレータを介して巻芯外周に捲回してなる
捲回型電極体の作製方法であって、当該電極板の巻き始
めから最初の集電用タブまでの長さをＬ（ｍｍ）、当該
電極板の幅をＷ（ｍｍ）、当該巻芯の外径をＲ（ｍ
ｍ）、当該電極板の厚みをＴ（μｍ）、当該集電用タブ
の厚みをｔ（μｍ）、当該集電用タブの幅をｗ（ｍｍ）
としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）の関係が成
り立つように、当該集電用タブを当該電極板に取り付け
ることを特徴とする捲回型電極体の作製方法、が提供さ
れる。
用いられる捲回型電極体の作製方法として、本発明によ
れば、それぞれに集電用タブが複数取り付けられた正負
各電極板をセパレータを介して巻芯外周に捲回してなる
捲回型電極体の作製方法であって、当該電極板の巻き始
めから最初の集電用タブまでの長さをＬ（ｍｍ）、当該
電極板の幅をＷ（ｍｍ）、当該巻芯の外径をＲ（ｍ
ｍ）、当該電極板の厚みをＴ（μｍ）、当該集電用タブ
の厚みをｔ（μｍ）、当該集電用タブの幅をｗ（ｍｍ）
としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）の関係が成
り立つように、当該集電用タブを当該電極板に取り付け
ることを特徴とする捲回型電極体の作製方法、が提供さ
れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明するが、本発明が以下の実
施の形態に限定されるものでないことはいうまでもな
い。
いて図面を参照しながら説明するが、本発明が以下の実
施の形態に限定されるものでないことはいうまでもな
い。
【００１９】 本発明のリチウム二次電池は、先に図１
に示したように、それぞれに集電用タブ５（タブ）が複
数取り付けられた正負各電極板（正極板２、負極板３）
をセパレータ４を介して巻芯６外周に捲回してなる捲回
型電極体（捲回体）１に非水電解液を含浸してなるリチ
ウム二次電池である。
に示したように、それぞれに集電用タブ５（タブ）が複
数取り付けられた正負各電極板（正極板２、負極板３）
をセパレータ４を介して巻芯６外周に捲回してなる捲回
型電極体（捲回体）１に非水電解液を含浸してなるリチ
ウム二次電池である。
【００２０】 正極板２は集電基板の両面に正極活物質
を塗工することによって作製される。集電基板として
は、アルミニウム箔やチタン箔等の正極電気化学反応に
対する耐蝕性が良好である金属箔が用いられるが、箔以
外にパンチングメタル或いはメッシュ（網）を用いるこ
ともできる。
を塗工することによって作製される。集電基板として
は、アルミニウム箔やチタン箔等の正極電気化学反応に
対する耐蝕性が良好である金属箔が用いられるが、箔以
外にパンチングメタル或いはメッシュ（網）を用いるこ
ともできる。
【００２１】 正極活物質としては、コバルト酸リチウ
ム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉ
Ｏ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）等のリチ
ウム遷移金属複合酸化物が好適に用いられるが、本発明
においては、特に、立方晶スピネル構造を有するマンガ
ン酸リチウム（以下、「ＬｉＭｎ2Ｏ4スピネル」と記
す。）が特に好適に用いられる。この場合には、他の電
極活物質を用いた場合と比較して、内部電極体の抵抗を
小さくすることができ、好ましい。
ム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉ
Ｏ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）等のリチ
ウム遷移金属複合酸化物が好適に用いられるが、本発明
においては、特に、立方晶スピネル構造を有するマンガ
ン酸リチウム（以下、「ＬｉＭｎ2Ｏ4スピネル」と記
す。）が特に好適に用いられる。この場合には、他の電
極活物質を用いた場合と比較して、内部電極体の抵抗を
小さくすることができ、好ましい。
【００２２】 ＬｉＭｎ2Ｏ4スピネルは、このような化
学量論組成のものに限定されるものではなく、Ｍｎの一
部を１以上の他の元素で置換した、一般式ＬｉＭ XＭｎ
2-XＯ4（Ｍは置換元素、Ｘは置換量を表す。）で表され
るスピネルも好適に用いられる。このような元素置換を
行ったＬｉＭｎ2Ｏ4スピネルにおいては、Ｌｉ／Ｍｎ比
が０．５超となる。
学量論組成のものに限定されるものではなく、Ｍｎの一
部を１以上の他の元素で置換した、一般式ＬｉＭ XＭｎ
2-XＯ4（Ｍは置換元素、Ｘは置換量を表す。）で表され
るスピネルも好適に用いられる。このような元素置換を
行ったＬｉＭｎ2Ｏ4スピネルにおいては、Ｌｉ／Ｍｎ比
が０．５超となる。
【００２３】 なお、置換元素Ｍとしては、以下、元素
記号で列記するが、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚ
ｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ、
Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗを挙げることができ、
理論上、Ｌｉは＋１価、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ
は＋２価、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒは＋３価、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｓｎは＋４価、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａは＋５
価、Ｍｏ、Ｗは＋６価のイオンとなり、ＬｉＭｎ2Ｏ4中
に固溶する元素である。但し、Ｃｏ、Ｓｎについては＋
２価の場合、Ｆｅ、Ｓｂ及びＴｉについては＋３価の場
合、Ｍｎについては＋３価、＋４価の場合、Ｃｒについ
ては＋４価、＋６価の場合もあり得る。
記号で列記するが、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚ
ｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐ、
Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗを挙げることができ、
理論上、Ｌｉは＋１価、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ
は＋２価、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒは＋３価、Ｓｉ、Ｔ
ｉ、Ｓｎは＋４価、Ｐ、Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｔａは＋５
価、Ｍｏ、Ｗは＋６価のイオンとなり、ＬｉＭｎ2Ｏ4中
に固溶する元素である。但し、Ｃｏ、Ｓｎについては＋
２価の場合、Ｆｅ、Ｓｂ及びＴｉについては＋３価の場
合、Ｍｎについては＋３価、＋４価の場合、Ｃｒについ
ては＋４価、＋６価の場合もあり得る。
【００２４】 従って、各種の置換元素Ｍは混合原子価
を有する状態で存在する場合があり、また、酸素の量に
ついては、必ずしも化学量論組成で表されるように４で
あることを必要とせず、結晶構造を維持するための範囲
内で欠損して、或いは過剰に存在していても構わない。
を有する状態で存在する場合があり、また、酸素の量に
ついては、必ずしも化学量論組成で表されるように４で
あることを必要とせず、結晶構造を維持するための範囲
内で欠損して、或いは過剰に存在していても構わない。
【００２５】 これら各種の正極活物質の集電基板（金
属箔）への塗工は、正極活物質粉末に溶剤やバインダ等
を添加して作製したスラリー或いはペーストを、ロール
コータ法等を用いて、集電基板に塗布・乾燥することで
行われ、その後に必要に応じてプレス処理等が施され、
厚みの調整等が行われる。なお、電極活物質層の形成に
当たっては、これら正極活物質粉末にアセチレンブラッ
ク等の炭素微粉末が導電助材として加えられる。
属箔）への塗工は、正極活物質粉末に溶剤やバインダ等
を添加して作製したスラリー或いはペーストを、ロール
コータ法等を用いて、集電基板に塗布・乾燥することで
行われ、その後に必要に応じてプレス処理等が施され、
厚みの調整等が行われる。なお、電極活物質層の形成に
当たっては、これら正極活物質粉末にアセチレンブラッ
ク等の炭素微粉末が導電助材として加えられる。
【００２６】 一方、負極板３は、正極板２と同様にし
て作製することができる。負極板３の集電基板として
は、銅箔若しくはニッケル箔等の負極電気化学反応に対
する耐蝕性が良好な金属箔が好適に用いられる。負極活
物質としては、ソフトカーボンやハードカーボンといっ
たアモルファス系炭素質材料や、人造黒鉛や天然黒鉛等
の高黒鉛化炭素質粉末が用いられる。
て作製することができる。負極板３の集電基板として
は、銅箔若しくはニッケル箔等の負極電気化学反応に対
する耐蝕性が良好な金属箔が好適に用いられる。負極活
物質としては、ソフトカーボンやハードカーボンといっ
たアモルファス系炭素質材料や、人造黒鉛や天然黒鉛等
の高黒鉛化炭素質粉末が用いられる。
【００２７】 セパレータ４としては、マイクロポアを
有するＬｉイオン（Ｌｉ +）透過性のポリエチレンフィ
ルム（ＰＥフィルム）を、多孔性のＬｉ+透過性のポリ
プロピレンフィルム（ＰＰフィルム）で挟んだ三層構造
としたものが好適に用いられる。これは、内部電極体の
温度が上昇した場合に、ＰＥフィルムが約１３０℃で軟
化してマイクロポアが潰れ、Ｌｉ+の移動即ち電池反応
を抑制する安全機構を兼ねたものである。そして、この
ＰＥフィルムをより軟化温度の高いＰＰフィルムで挟持
することによって、ＰＥフィルムが軟化した場合におい
ても、ＰＰフィルムが形状を保持して正極板２と負極板
３の接触・短絡を防止し、電池反応の確実な抑制と安全
性の確保が可能となる。
有するＬｉイオン（Ｌｉ +）透過性のポリエチレンフィ
ルム（ＰＥフィルム）を、多孔性のＬｉ+透過性のポリ
プロピレンフィルム（ＰＰフィルム）で挟んだ三層構造
としたものが好適に用いられる。これは、内部電極体の
温度が上昇した場合に、ＰＥフィルムが約１３０℃で軟
化してマイクロポアが潰れ、Ｌｉ+の移動即ち電池反応
を抑制する安全機構を兼ねたものである。そして、この
ＰＥフィルムをより軟化温度の高いＰＰフィルムで挟持
することによって、ＰＥフィルムが軟化した場合におい
ても、ＰＰフィルムが形状を保持して正極板２と負極板
３の接触・短絡を防止し、電池反応の確実な抑制と安全
性の確保が可能となる。
【００２８】 この電極板２・３とセパレータ４を巻芯
６周りに捲回する作業の際に、電極板２・３において電
極活物質の塗工されていない集電基板が露出した部分
に、タブ５がそれぞれ取り付けられる。タブ５として
は、それぞれの電極板２・３の集電基板と同じ材質から
なる箔状のものが好適に用いられる。タブ５の電極板２
・３への取り付けは、超音波溶接やスポット溶接等を用
いて行うことができる。このとき、図１に示されるよう
に、内部電極体１の一端面に一方の電極のタブが配置さ
れるようにタブ５をそれぞれ取り付けると、タブ５間の
接触を防止することができ、好ましい。
６周りに捲回する作業の際に、電極板２・３において電
極活物質の塗工されていない集電基板が露出した部分
に、タブ５がそれぞれ取り付けられる。タブ５として
は、それぞれの電極板２・３の集電基板と同じ材質から
なる箔状のものが好適に用いられる。タブ５の電極板２
・３への取り付けは、超音波溶接やスポット溶接等を用
いて行うことができる。このとき、図１に示されるよう
に、内部電極体１の一端面に一方の電極のタブが配置さ
れるようにタブ５をそれぞれ取り付けると、タブ５間の
接触を防止することができ、好ましい。
【００２９】 電池の組立に当たっては、先ず、電流を
外部に取り出すための端子とのタブ５との導通を確保し
つつ、作製された内部電極体１を電池ケースに挿入して
安定な位置にホールドする。その後、非水電解液を含浸
させた後に、電池ケースを封止することで電池を作製す
ることができる。
外部に取り出すための端子とのタブ５との導通を確保し
つつ、作製された内部電極体１を電池ケースに挿入して
安定な位置にホールドする。その後、非水電解液を含浸
させた後に、電池ケースを封止することで電池を作製す
ることができる。
【００３０】 なお、非水電解液としては、六フッ化リ
ン酸リチウム（ＬｉＰＦ 6）やホウフッ化リチウム（Ｌ
ｉＢＦ4）等のリチウム錯体フッ素化合物、或いは過塩
素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）といったリチウムハロゲ
ン化物等から選ばれた１種類若しくは２種類以上の電解
質を、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボ
ネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、
プロピレンカーボネート（ＰＣ）といった炭酸エステル
系溶媒やγ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ア
セトニトリル等の単独溶媒若しくは混合溶媒に溶解して
なるものが好適に用いられる。
ン酸リチウム（ＬｉＰＦ 6）やホウフッ化リチウム（Ｌ
ｉＢＦ4）等のリチウム錯体フッ素化合物、或いは過塩
素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）といったリチウムハロゲ
ン化物等から選ばれた１種類若しくは２種類以上の電解
質を、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボ
ネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、
プロピレンカーボネート（ＰＣ）といった炭酸エステル
系溶媒やγ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ア
セトニトリル等の単独溶媒若しくは混合溶媒に溶解して
なるものが好適に用いられる。
【００３１】 次に、前述した捲回体１の作製条件につ
いて更に詳細に説明する。先ず、電極板２・３とセパレ
ータ４の巻き取り方については、先に図２を参照しなが
ら説明した方法と同じ方法を用いる。そして、展開した
正極板２の平面図を図３に示すが、ここで、図３の左側
端面から巻芯６へ巻き始められるものとし、正極板２の
巻き始め（左側端面）から最初のタブ５Ａまでの長さを
Ｌ（ｍｍ）、正極板２の幅をＷ（ｍｍ）とする。また、
巻芯６の外径をＲ（ｍｍ）、正極板２の厚み（集電基板
と正極活物質層の合計の厚みをいう。）をＴ（μｍ）、
タブ５（タブ５Ａを含む。以下同様とする。）の厚みを
ｔ（μｍ）、タブ５の幅をｗ（ｍｍ）とする。このよう
な条件は、負極板３についても同様である。
いて更に詳細に説明する。先ず、電極板２・３とセパレ
ータ４の巻き取り方については、先に図２を参照しなが
ら説明した方法と同じ方法を用いる。そして、展開した
正極板２の平面図を図３に示すが、ここで、図３の左側
端面から巻芯６へ巻き始められるものとし、正極板２の
巻き始め（左側端面）から最初のタブ５Ａまでの長さを
Ｌ（ｍｍ）、正極板２の幅をＷ（ｍｍ）とする。また、
巻芯６の外径をＲ（ｍｍ）、正極板２の厚み（集電基板
と正極活物質層の合計の厚みをいう。）をＴ（μｍ）、
タブ５（タブ５Ａを含む。以下同様とする。）の厚みを
ｔ（μｍ）、タブ５の幅をｗ（ｍｍ）とする。このよう
な条件は、負極板３についても同様である。
【００３２】 表１は、これらのパラメータを種々に変
えて捲回体を作製したときの各パラメータの値と皺の発
生の有無を調べた結果を示したものである。ここで、正
極活物質としてはＬｉＭｎ2Ｏ4スピネルを、負極活物質
としては高黒鉛化炭素粉末を、正極板用の集電基板とし
ては厚さ２０μｍのアルミニウム箔を、負極板用の集電
基板としては厚さ１０μｍの銅箔をそれぞれ用いた。各
電極活物質を、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）をバ
インダとして溶解した有機溶剤に分散してスラリー状と
し、ロールコータ法を用いてスラリーを各集電基板上に
塗布、乾燥し、電極板を作製した。
えて捲回体を作製したときの各パラメータの値と皺の発
生の有無を調べた結果を示したものである。ここで、正
極活物質としてはＬｉＭｎ2Ｏ4スピネルを、負極活物質
としては高黒鉛化炭素粉末を、正極板用の集電基板とし
ては厚さ２０μｍのアルミニウム箔を、負極板用の集電
基板としては厚さ１０μｍの銅箔をそれぞれ用いた。各
電極活物質を、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）をバ
インダとして溶解した有機溶剤に分散してスラリー状と
し、ロールコータ法を用いてスラリーを各集電基板上に
塗布、乾燥し、電極板を作製した。
【００３３】 そして、各条件において２０本の捲回体
を作製し、その後に巻きほぐして、電極板の巻き始めに
１本でも皺が認められた場合を「×」とし、皺が認めら
れなかった場合を「○」とした。なお、電極板としては
長さ３０００ｍｍのものを用い、タブの幅ｗは８ｍｍに
固定し、タブ間距離は設定された長さＬ（ｍｍ）を考慮
して、各タブの集電面積が同等となるようにほぼ等間隔
で、かつ、捲回体を作製したときに、タブが径方向に略
直線状に揃うような長さとした。また、全ての試料につ
いて、その他の捲回体の作製条件、例えば、電極板の巻
取速度やテンションは同じとした。
を作製し、その後に巻きほぐして、電極板の巻き始めに
１本でも皺が認められた場合を「×」とし、皺が認めら
れなかった場合を「○」とした。なお、電極板としては
長さ３０００ｍｍのものを用い、タブの幅ｗは８ｍｍに
固定し、タブ間距離は設定された長さＬ（ｍｍ）を考慮
して、各タブの集電面積が同等となるようにほぼ等間隔
で、かつ、捲回体を作製したときに、タブが径方向に略
直線状に揃うような長さとした。また、全ての試料につ
いて、その他の捲回体の作製条件、例えば、電極板の巻
取速度やテンションは同じとした。
【００３４】
【表１】
【００３５】 電極板に皺が発生し易い条件としては、
電極板の幅Ｗが広い場合、タブの厚みｔが厚い場合、タ
ブの幅ｗが広い場合、巻芯外径Ｒが小さい場合、電極板
の厚みＴが薄い場合の５つの条件が考えられる。これら
の条件のうち、前３者についてはその値（Ｗ・ｔ・ｗ）
が大きくなると、電極板の巻き始めから最初のタブ５Ａ
までの長さＬは長くなると考えられることから、ＬとＷ
・ｔ・ｗは正の相関関係（正比例の関係）にあると仮定
することができる。一方、後者の２条件についてはその
値（Ｒ・Ｔ）が小さくなると長さＬが長くなると考えら
れることから、ＬとＲ・Ｔとは負の相関関係（反比例の
関係）にあるものと仮定することができる。
電極板の幅Ｗが広い場合、タブの厚みｔが厚い場合、タ
ブの幅ｗが広い場合、巻芯外径Ｒが小さい場合、電極板
の厚みＴが薄い場合の５つの条件が考えられる。これら
の条件のうち、前３者についてはその値（Ｗ・ｔ・ｗ）
が大きくなると、電極板の巻き始めから最初のタブ５Ａ
までの長さＬは長くなると考えられることから、ＬとＷ
・ｔ・ｗは正の相関関係（正比例の関係）にあると仮定
することができる。一方、後者の２条件についてはその
値（Ｒ・Ｔ）が小さくなると長さＬが長くなると考えら
れることから、ＬとＲ・Ｔとは負の相関関係（反比例の
関係）にあるものと仮定することができる。
【００３６】 そこで、ＬとＷ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）と
の関係を、表１に示される皺の発生の有無と関連付けた
結果、Ｌ≧Ａ・Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）（但し、Ａは比
例係数であり、表１の場合において、Ａ＝１．０）の関
係が満足されるときに、電極板に皺の発生が認められな
いことが明らかとなった。このことは逆に、このような
条件を満足するように、捲回体を作製する必要があるこ
とを示唆している。
の関係を、表１に示される皺の発生の有無と関連付けた
結果、Ｌ≧Ａ・Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）（但し、Ａは比
例係数であり、表１の場合において、Ａ＝１．０）の関
係が満足されるときに、電極板に皺の発生が認められな
いことが明らかとなった。このことは逆に、このような
条件を満足するように、捲回体を作製する必要があるこ
とを示唆している。
【００３７】 更に詳しく各パラメータについて考察す
ると、電極板の幅Ｗが広くなれば皺が発生し易くなり、
また、タブが取り付けられていない電極板の反対側から
タブまでの距離が長くなることから、抵抗が大きくな
り、集電効率が低下する。一方、電極板の幅Ｗを狭くす
ると、皺の発生は防止することができるが、電極面積を
多くとるために、長い電極板を必要とし、内部抵抗の上
昇や捲回作業性の低下等の問題が生ずる。これらのメリ
ット・デメリットを考慮し、本発明においては、電極板
の幅Ｗは、６０ｍｍ≦Ｗ≦３００ｍｍの範囲とすること
が好ましい。
ると、電極板の幅Ｗが広くなれば皺が発生し易くなり、
また、タブが取り付けられていない電極板の反対側から
タブまでの距離が長くなることから、抵抗が大きくな
り、集電効率が低下する。一方、電極板の幅Ｗを狭くす
ると、皺の発生は防止することができるが、電極面積を
多くとるために、長い電極板を必要とし、内部抵抗の上
昇や捲回作業性の低下等の問題が生ずる。これらのメリ
ット・デメリットを考慮し、本発明においては、電極板
の幅Ｗは、６０ｍｍ≦Ｗ≦３００ｍｍの範囲とすること
が好ましい。
【００３８】 電極板の厚みＴは、厚くすれば皺の発生
は防止できるが、電極板の内部抵抗が上昇する問題を生
ずる。一方、電極板を薄くすれば、内部抵抗は低減され
るが、皺が発生し易くなり、また、エネルギー密度も低
下する問題が生ずる。これらの特徴を考慮すると、本発
明において、電極板の厚みＴは、５０μｍ≦Ｔ≦２００
μｍの範囲に設定することが好ましい。
は防止できるが、電極板の内部抵抗が上昇する問題を生
ずる。一方、電極板を薄くすれば、内部抵抗は低減され
るが、皺が発生し易くなり、また、エネルギー密度も低
下する問題が生ずる。これらの特徴を考慮すると、本発
明において、電極板の厚みＴは、５０μｍ≦Ｔ≦２００
μｍの範囲に設定することが好ましい。
【００３９】 巻芯として細いものを用いれば、曲率が
小さくなり、電極板に皺が発生し易くなり、一方、太い
ものを用いれば、曲率が大きくなって電極板へ皺が発生
し難くなるが、巻芯の中空部等の無駄な空間が多くな
り、エネルギー密度の低下につながる。従って、巻芯の
外径Ｒは、６ｍｍ≦Ｒ≦２０ｍｍの範囲内とすることが
好ましい。
小さくなり、電極板に皺が発生し易くなり、一方、太い
ものを用いれば、曲率が大きくなって電極板へ皺が発生
し難くなるが、巻芯の中空部等の無駄な空間が多くな
り、エネルギー密度の低下につながる。従って、巻芯の
外径Ｒは、６ｍｍ≦Ｒ≦２０ｍｍの範囲内とすることが
好ましい。
【００４０】 タブの厚みｔを厚くすると、電極板の巻
き始めの曲率による変形が起こり難くなり、従って、皺
の発生が顕著となる。一方、薄くすると皺の発生は抑え
られるが、タブの抵抗が大きくなり、集電効率が低下す
るとともに、電極板への溶接等による取り付けが容易で
なくなる問題が生ずる。これらのことを考慮し、タブの
厚みｔは、電極板における集電基板厚み≦ｔ≦１００μ
ｍの範囲とすることが好ましい。
き始めの曲率による変形が起こり難くなり、従って、皺
の発生が顕著となる。一方、薄くすると皺の発生は抑え
られるが、タブの抵抗が大きくなり、集電効率が低下す
るとともに、電極板への溶接等による取り付けが容易で
なくなる問題が生ずる。これらのことを考慮し、タブの
厚みｔは、電極板における集電基板厚み≦ｔ≦１００μ
ｍの範囲とすることが好ましい。
【００４１】 さて、電極板における皺の発生は、前述
したように、タブの幅ｗによる影響を大きく受けるもの
と考えられ、特に、巻芯の外径Ｒとの関係で、皺の発生
状況が変化することが確認された。表２は、前述した表
１記載の各種試料の作製方法及び評価方法と同様の方法
を用いて、タブの幅ｗを変えた場合の試験結果を示した
ものである。
したように、タブの幅ｗによる影響を大きく受けるもの
と考えられ、特に、巻芯の外径Ｒとの関係で、皺の発生
状況が変化することが確認された。表２は、前述した表
１記載の各種試料の作製方法及び評価方法と同様の方法
を用いて、タブの幅ｗを変えた場合の試験結果を示した
ものである。
【００４２】
【表２】
【００４３】 表２から、タブの幅ｗを変更した場合で
も、ＬとＷ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）との関係は、Ｌ≧Ｗ・
ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）を満足する場合に、電極板における
皺の発生が回避されていることがわかる。また、巻芯の
外径Ｒとタブの幅ｗとの関係に着目すると、ｗ≦Ｒの関
係が成り立つときに、電極板における皺の発生が回避さ
れていることがわかる。
も、ＬとＷ・ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）との関係は、Ｌ≧Ｗ・
ｔ・ｗ／（Ｒ・Ｔ）を満足する場合に、電極板における
皺の発生が回避されていることがわかる。また、巻芯の
外径Ｒとタブの幅ｗとの関係に着目すると、ｗ≦Ｒの関
係が成り立つときに、電極板における皺の発生が回避さ
れていることがわかる。
【００４４】 ここで、タブの幅ｗを広くすると、皺の
発生の他にも、巻芯の外径Ｒを大きくしなければなら
ず、エネルギー密度の低下を招くという問題を生ずる
が、一方、タブの幅ｗを狭くするとタブそのものの抵抗
が大きくなり、また、電極板との溶接面積も低減されて
集電抵抗が大きくなる問題を生ずる。これらの状況を考
慮すると、タブの幅ｗは、５ｍｍ≦ｗ≦Ｒとすることが
好ましい。
発生の他にも、巻芯の外径Ｒを大きくしなければなら
ず、エネルギー密度の低下を招くという問題を生ずる
が、一方、タブの幅ｗを狭くするとタブそのものの抵抗
が大きくなり、また、電極板との溶接面積も低減されて
集電抵抗が大きくなる問題を生ずる。これらの状況を考
慮すると、タブの幅ｗは、５ｍｍ≦ｗ≦Ｒとすることが
好ましい。
【００４５】 なお、上述した本発明に係る巻芯に最も
近く配置されることとなるタブについての種々の条件
は、１枚の電極板に複数のタブを取り付けて、１枚のタ
ブ当たりの集電面積をほぼ均等とし、しかも捲回体から
の集電抵抗を小さくした捲回体の作製に好適に適用され
るものであり、このとき、顕著に電極板における皺の発
生が回避される。つまり、本発明は、電極板に取り付け
られるタブの全枚数が少ない場合に採用しても、大きな
効果は得られ難い。本発明は、１枚の電極板に取り付け
られるタブの枚数が１０枚以上の場合に特に大きな効果
が現れる。
近く配置されることとなるタブについての種々の条件
は、１枚の電極板に複数のタブを取り付けて、１枚のタ
ブ当たりの集電面積をほぼ均等とし、しかも捲回体から
の集電抵抗を小さくした捲回体の作製に好適に適用され
るものであり、このとき、顕著に電極板における皺の発
生が回避される。つまり、本発明は、電極板に取り付け
られるタブの全枚数が少ない場合に採用しても、大きな
効果は得られ難い。本発明は、１枚の電極板に取り付け
られるタブの枚数が１０枚以上の場合に特に大きな効果
が現れる。
【００４６】 さて、捲回体の構成部材以外の他の電池
構成部材、例えば、電池ケースや電池を外部付加等と接
続するための外部端子等の形状には、何ら制限はない。
上述したパラメータ条件を具備する捲回体は、電池容量
が２Ａｈ以上の電池に好適に用いられる。これは、電池
容量が大きいものは、電極板の面積も当然に大きくな
り、そのために捲回体のパラメータ条件（構成条件）に
制約が生ずるからである。また、逆に、このようなパラ
メータ条件を備えた捲回体を用いた電池は、内部抵抗が
小さいために充放電特性に優れ、またエネルギー密度も
大きくとることができる。更に、電極板に皺が生じない
ために内部短絡の危険性が回避されると共に、捲回体の
均質性が確保されることから充放電反応が均一に行わ
れ、また、電極活物質の皺の部分における局所的な剥離
や劣化進行が抑制され、信頼性に優れたものとなる。こ
のような特徴は、電気自動車若しくはハイブリッド電気
自動車の電源、特にモータ駆動用電源電池として、好ま
しい特性を示す。
構成部材、例えば、電池ケースや電池を外部付加等と接
続するための外部端子等の形状には、何ら制限はない。
上述したパラメータ条件を具備する捲回体は、電池容量
が２Ａｈ以上の電池に好適に用いられる。これは、電池
容量が大きいものは、電極板の面積も当然に大きくな
り、そのために捲回体のパラメータ条件（構成条件）に
制約が生ずるからである。また、逆に、このようなパラ
メータ条件を備えた捲回体を用いた電池は、内部抵抗が
小さいために充放電特性に優れ、またエネルギー密度も
大きくとることができる。更に、電極板に皺が生じない
ために内部短絡の危険性が回避されると共に、捲回体の
均質性が確保されることから充放電反応が均一に行わ
れ、また、電極活物質の皺の部分における局所的な剥離
や劣化進行が抑制され、信頼性に優れたものとなる。こ
のような特徴は、電気自動車若しくはハイブリッド電気
自動車の電源、特にモータ駆動用電源電池として、好ま
しい特性を示す。
【００４７】
【発明の効果】 上述の通り、本発明のリチウム二次電
池及び捲回型電極体の作製方法によれば、捲回型電極体
を構成する電極板やタブ、巻芯の形状を表すパラメータ
が適切なものとされていることから、電極板における皺
の発生が防止されて均質化され、また、電極板の抵抗や
捲回型電極体からの集電抵抗も小さく抑えられ、更にエ
ネルギー密度を大きくとることが可能となる。即ち、本
発明は、充放電特性と信頼性に優れ、使用寿命の長い電
池の提供に寄与するという顕著な効果を奏する。
池及び捲回型電極体の作製方法によれば、捲回型電極体
を構成する電極板やタブ、巻芯の形状を表すパラメータ
が適切なものとされていることから、電極板における皺
の発生が防止されて均質化され、また、電極板の抵抗や
捲回型電極体からの集電抵抗も小さく抑えられ、更にエ
ネルギー密度を大きくとることが可能となる。即ち、本
発明は、充放電特性と信頼性に優れ、使用寿命の長い電
池の提供に寄与するという顕著な効果を奏する。
【図１】 リチウム二次電池に用いられる捲回型電極体
の概略の構造を示す斜視図である。
の概略の構造を示す斜視図である。
【図２】 捲回型電極体の作製における電極板等の巻芯
への巻き始めの状態を示す説明図である。
への巻き始めの状態を示す説明図である。
【図３】 正極板の展開図である。
１…捲回型電極体、２…正極板、３…負極板、４…セパ
レータ、５・５Ａ…集電用タブ、６…巻芯。
レータ、５・５Ａ…集電用タブ、６…巻芯。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 輝久 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 鬼頭 賢信 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 5H014 AA04 HH06 5H028 AA05 BB08 CC12 CC13 HH05 5H029 AJ06 AK03 AL07 AL08 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ05 DJ07 HJ04 HJ12
Claims (13)
- 【請求項１】 それぞれに集電用タブが複数取り付けら
れた正負各電極板をセパレータを介して巻芯外周に捲回
してなる捲回型電極体に非水電解液を含浸してなるリチ
ウム二次電池であって、 当該電極板の巻き始めから最初の集電用タブまでの長さ
をＬ（ｍｍ）、当該電極板の幅をＷ（ｍｍ）、当該巻芯
の外径をＲ（ｍｍ）、当該電極板の厚みをＴ（μｍ）、
当該集電用タブの厚みをｔ（μｍ）、当該集電用タブの
幅をｗ（ｍｍ）としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・
Ｔ）の関係を満足する捲回型電極体を備えたことを特徴
とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】 前記電極板の幅Ｗが、６０ｍｍ以上３０
０ｍｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１記載
のリチウム二次電池。 - 【請求項３】 前記電極板の厚みＴが、５０μｍ以上２
００μｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１又
は２記載のリチウム二次電池。 - 【請求項４】 前記集電用タブの厚みｔ（μｍ）が、前
記電極板における集電基板厚み以上１００μｍ以下の範
囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項
に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項５】 前記集電用タブの幅ｗ（ｍｍ）と、前記
巻芯の外径Ｒ（ｍｍ）との間に、ｗ≦Ｒの関係が成り立
つことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載
のリチウム二次電池。 - 【請求項６】 それぞれに集電用タブが複数取り付けら
れた正負各電極板をセパレータを介して巻芯外周に捲回
してなる捲回型電極体に非水電解液を含浸してなるリチ
ウム二次電池であって、 当該巻芯の外径をＲ（ｍｍ）、当該集電用タブの幅をｗ
（ｍｍ）としたときに、ｗ≦Ｒの関係を満足する捲回型
電極体を備えたことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項７】 前記巻芯の外径Ｒが、６ｍｍ以上２０ｍ
ｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項８】 前記正負各電極板のそれぞれに、前記集
電用タブが１０枚以上取り付けられていることを特徴と
する請求項１〜７のいずれか一項に記載のリチウム二次
電池。 - 【請求項９】 正極活物質として、立方晶スピネル構造
を有するマンガン酸リチウムが用いられてなることを特
徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリチウム
二次電池。 - 【請求項１０】 前記マンガン酸リチウムにおけるＬｉ
／Ｍｎ比が０．５超であることを特徴とする請求項９記
載のリチウム二次電池。 - 【請求項１１】 電池容量が２Ａｈ以上であることを特
徴とする１〜１０のいずれか一項に記載のリチウム二次
電池。 - 【請求項１２】 電気自動車若しくはハイブリッド電気
自動車の電源として用いられることを特徴とする請求項
１〜１１のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項１３】 それぞれに集電用タブが複数取り付け
られた正負各電極板をセパレータを介して巻芯外周に捲
回してなる捲回型電極体の作製方法であって、 当該電極板の巻き始めから最初の集電用タブまでの長さ
をＬ（ｍｍ）、当該電極板の幅をＷ（ｍｍ）、当該巻芯
の外径をＲ（ｍｍ）、当該電極板の厚みをＴ（μｍ）、
当該集電用タブの厚みをｔ（μｍ）、当該集電用タブの
幅をｗ（ｍｍ）としたときに、Ｌ≧Ｗ・ｔ・ｗ／（Ｒ・
Ｔ）の関係が成り立つように、当該集電用タブを当該電
極板に取り付けることを特徴とする捲回型電極体の作製
方法。
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