JP2001110453A

JP2001110453A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP2001110453A
Application number: JP28311699A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Inoue; 嘉人井上
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】放電容量が損なわれずに高率放電時の容量低
下が小さくかつ出力特性に優れて携帯型電子機器等の電
源として好適に用いられる。【解決手段】帯状の正極集電体３２に正極活物質層３
３を形成するとともに正極活物質の未塗布領域３４に正
極集電タブ３５を設けてなる正極材３０と、帯状の負極
集電体３６に負極活物質層３７を形成するとともにこの
負極活物質層３７を挟んだ負極活物質の未塗布領域３８
ａ、３８ｂにそれぞれ負極集電タブ３９ａ、３９ｂを設
けてなる負極材３１とを備える。正極集電タブ３５は、
正極材３０と負極材３１とをセパレータ７を介して重ね
合わせた状態において、負極集電タブ３９ａ、３９ｂか
らそれぞれ等間隔の略中間に位置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池等の非水電解液二次電池に関し、さらに詳しくは
正極及び負極の集電構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池は、各種の携帯型電子機器等の電源
として用いられており、特に繰り返し充電が可能である
二次電池の需要が大きい。二次電池としては、従来、鉛
電池やニッケルカドミウム蓄電池等の水溶液系二次電池
が用いられていた。携帯型電子機器、例えばラップトッ
プ型コンピュータやワードプロセッサ等の携帯型情報処
理機器、或いはカメラ一体型ビデオテープレコーダや液
晶テレビジョン受像機等の映像機器、携帯電話機等の移
動体通信機器等においては、より小型軽量化或いは多機
能化と、長時間使用の要求が大きく、これらの要求を実
現する高エネルギー密度の二次電池が求められている。
しかしながら、上述した水溶液系二次電池は、かかる携
帯型電子機器等の要求仕様に対応することができなかっ
た。

【０００３】このために、新たな二次電池として、ニッ
ケル−水素蓄電池やリチウムイオン二次電池等の非水電
解液二次電池が注目されている。例えば、リチウムイオ
ン二次電池は、リチウムをドープ／脱ドープ可能とする
炭素系材料からなる負極活性物質によって負極を構成
し、リチウムコバルト酸化物やリチウムニッケル酸化物
等のリチウムを含む遷移金属酸化物材料からなる正極活
性物質によって正極を構成する。リチウムイオン二次電
池は、負極と正極との設計容量を最適化することによっ
て、従来のリチウム金属を用いたリチウム電池に生じる
リチウムデンドライトの生成が抑制される。したがっ
て、リチウムイオン二次電池は、クリーンで高エネルギ
ー密度を有するとともに、サイクル特性、安全性に優れ
かつ低温特性や負荷特性、急速充電性に優れるといった
種々の特徴を有している。

【０００４】リチウムイオン二次電池は、かかる特性か
ら上述した各種の携帯型電子機器等の電源として好適に
用いられている。また、リチウムイオン二次電池は、携
帯型電子機器ばかりでなく、例えば電動工具や電動自転
車等のように高出力を必要とする機器類にも使用される
ようになっている。

【０００５】リチウムイオン二次電池は、一般に上述し
た負極材と正極材とをセパレータを介して重ね合わせ、
これを渦巻き状に巻回した電極を円筒容器内に装填した
円筒型電池として提供されている。また、リチウムイオ
ン二次電池は、上述した負極材と正極材とをセパレータ
を介して重ね合わせて、これをつづら折りした短冊状電
極を扁平容器内に装填した扁平型電池として提供されて
いる。リチウムイオン二次電池は、負極材に設けられた
負極集電タブを電池缶に接続するとともに正極材に設け
た正極集電タブを正極端子に接続して電気エネルギーの
取り出しを行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リチウムイ
オン二次電池においては、上述したように負極材と正極
材との端部に、それぞれ負極集電タブと正極集電タブと
が１個ずつ設けられた構造であった。リチウムイオン二
次電池においては、各集電体における抵抗が、負極集電
タブと正極集電タブとの相対する距離に比例することか
ら、これら集電タブの付近では電池反応性が高いが集電
タブから離れるにしたがって電池反応性が低下する。し
たがって、リチウムイオン二次電池においては、電池反
応性が要求される高率放電時の電池容量が低下し、高出
力化が困難となるといった問題があった。

【０００７】このため、特開平１０−２６１４３９号
「リチウム二次電池」公報には、上述した問題点を解消
するリチウム二次電池が開示されている。この先願リチ
ウム二次電池は、長さ１ｍ以上の帯状の正極集電体の両
面に正極活物質層が形成された正極材と、やや長尺の帯
状負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極材
とがセパレータを介して巻回される。先願リチウム二次
電池は、正極集電体に一定間隔で非正極活物質層を複数
箇所に形成してそれぞれに正極集電タブを設けるととも
に、負極集電体の正極材と対向しない両端位置にそれぞ
れ負極集電タブを設けてなる。先願リチウム二次電池に
よれば、かかる構成によって電位分布が均一となり、電
池の内部抵抗が小さくなることで電池容量が増大し、か
つ抵抗発熱が抑制されて電池性能の向上が図られるとの
ことである。

【０００８】しかしながら、かかる先願リチウム二次電
池においては、負極集電タブと正極集電タブとの間隔が
それぞれ狭められることによって各集電体における抵抗
値が低減されるが、２個の正極集電タブ間からの集電が
得られないことから効率が劣化して大きな電池容量を得
られないといった問題がある。先願リチウム二次電池
は、このために電極材が１ｍ以上の長さを有するような
限定的な大型電池においてのみ上述した作用を有すると
いっても過言では無く、上述した各種の携帯型電子機器
等のような小型の機器の電源として好適に用い得ないも
のであった。

【０００９】したがって、本発明は、放電容量が損なわ
れずに高率放電時の容量低下が小さくかつ出力特性に優
れて携帯型電子機器等の電源として好適に用いられる非
水電解液二次電池を提供することを目的に提案されたも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明にかかる非水電解液二次電池は、帯状の正極集電
体に正極活物質を塗布した塗布層を形成するとともに正
極活物質の未塗布領域に正極集電タブを設けてなる正極
材と、帯状の負極集電体に負極活物質を塗布した塗布層
を形成するとともにこの塗布層を挟んだ負極活物質の未
塗布領域にそれぞれ負極集電タブを設けてなる負極材と
を備える。非水電解液二次電池は、正極集電タブが、正
極材と負極材とをセパレータを介して重ね合わせた状態
において負極集電タブから等間隔の略中間に位置されて
なる。

【００１１】以上のように構成された本発明にかかる非
水電解液二次電池によれば、正極集電タブと負極集電タ
ブとの間隔が狭められることから、内部抵抗値が低減さ
れて放電容量の損失が低減されるようになる。非水電解
液二次電池は、これによって高率放電時の容量低下が抑
制されて高出力特性の向上が図られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として
示すリチウムイオン二次電池１は、図１に示すように有
底円筒状に形成されるとともに負極端子を構成する電池
缶２の開口部３を正極端子構体４によってかしめ封口し
てなる。リチウムイオン二次電池１は、電池缶２の内部
に正極材５と負極材６とセパレータ７とからなる発電体
を収納するとともに、非水電解液８を注入してなる。

【００１３】正極材５は、アルミニウム箔等からなる帯
状の正極集電体９と、この正極集電体９の両面に正極活
物質合剤が塗布されて形成された正極活物質層１０とか
らなる。正極活物質には、例えばＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、Ｎ
ｂＳｅ₂、Ｖ₂Ｏ₅等のリチウムを含有しない金属硫化物
や酸化物、或いはＬｉ_xＭＯ₂（式中、Ｍは一種以上の遷
移金属を表し、ｘは電池の充放電状態によって異なり、
通常０．０５以上１．１０以下である。）を主体とする
リチウム複合酸化物等が用いられる。遷移金属Ｍには、
例えばコバルト、ニッケル、マンガンが用いられ、具体
的には、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-y
Ｏ₂（０＜ｙ＜１）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄が用いられる。正極
活物質１０は、これら材料にカーボン等の導電材とバイ
ンダ及び溶剤とが混合され、正極集電体９の両面に均一
に塗布される。勿論、正極活物質は、これら材料を単体
で用いるばかりでなく、複数を混合して用いてもよい。

【００１４】正極活物質は、例えばバインダとしてポリ
フッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）が、溶媒としてｎ−メチ
ルピロドリン（ＮＭＰ）が用いられる。正極活物質は、
これらの材料を混合してスラリー状とし、例えばドクタ
ーブレード法等によって正極集電体９の主面上に均一に
塗布される。正極活物質は、高温乾燥処理が施されるこ
とによってＮＭＰが飛ばされ、さらにロールプレス処理
が施されることによって高密度化が図られて正極集電体
９に成膜形成される。

【００１５】正極材５には、詳細を後述するように正極
集電体９の長さ方向の略中央部に正極活物質層１０が形
成されていない領域が構成され、この未塗布領域１０ａ
に正極集電タブ１１が接合されている。正極集電タブ１
１は、例えばアルミニウムやニッケルによって形成さ
れ、図１に示すように正極材５から引き出されて水平方
向に対して略Ｕ字状に折曲される。正極集電タブ１１
は、後述するように正極材５等が電極缶２の内部に装填
された状態において、電極缶２の開口部３の略中央部に
延在位置する。

【００１６】負極材６は、銅箔からなる帯状の負極集電
体１２と、この負極集電体１２の両面に負極活物質合剤
が塗布されて形成された負極活物質層１３とからなる。
負極活物質は、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能
な材料、例えばグラファイトや難黒鉛化炭素或いは易黒
鉛化炭素等の炭素材料が用いられる。負極活物質は、こ
れら炭素材料に対して、例えばバインダとしてＰＶｄＦ
が、溶媒としてＮＭＰが加えられてスラリー状化したも
のが、例えばドクターブレード法等によって負極集電体
１２の主面上に均一に塗布される。負極活物質層１３
は、高温乾燥処理が施されることによってＮＭＰが飛ば
され、さらにロールプレス処理が施されることによって
高密度化が図られて負極集電体１２に成膜形成される。
なお、負極活物質には、その素材として炭素材料の他に
も、ポリアセチレン、ポリプロピレン等の高分子材料や
ＳｎＯ₂等の酸化物も用いられる。

【００１７】負極材６には、詳細を後述するように正極
材５と巻回された状態において最外周部と最外周部とな
る負極集電体１２の両端部に負極活物質層１３が形成さ
れない領域が構成され、これら未塗布領域１２ａ、１２
ｂにそれぞれ負極集電タブ１４（１４ａ、１４ｂ）が接
合されている。負極集電タブ１４は、例えば銅やニッケ
ルによって形成されている。負極集電タブ１４は、詳細
を省略するが、先端部がＬ字状に折曲されている。

【００１８】セパレータ７は、リチウムイオンを通過さ
せる微多孔性質の帯状合成樹脂、例えばポリプロピレン
フィルムやポリエチレンによって形成される。セパレー
タ７は、正極材５や負極材６よりもやや幅広とされ、後
述するようにこれら正極材５と負極材６との間に挟み込
まれて巻回されることによってこれらを絶縁する。

【００１９】非水電解液８は、溶媒に所定の濃度で電解
質を溶解してなる。溶媒には、例えば炭酸プロピレン、
炭酸エチレン或いは炭酸ブチレン等の環状カーボネート
や、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル或
いは炭酸ジプロピル等の鎖状カーボネートや、ジメトキ
シエタン、ジエトキシエタン、ジエトキシプロパン、ジ
オキソラン或いはジオキサン等のエーテル化合物が用い
られる。また、溶媒には、γブチルラクトン或いはσヘ
キシルラクトン等の環状エステル類や、スルホラン或い
はジメチルスルホラン等の有機イオウ化合物が用いられ
る。さらに、溶媒には、ぎ酸メチル、ぎ酸エチル、ぎ酸
プロピル、酢酸エステル化合物、プロピオン酸エステル
化合物等が用いられる。溶媒は、これらを単独で或いは
適宜混合して用いられる。電解質には、六フッ化燐酸リ
チウム、六フッ化砒酸リチウム、六フッ化アンチモン酸
リチウム、四フッ化珊酸リチウム、三フッ化メタンスル
ホン酸リチウム或いは三フッ化酢酸リチウム等が用いら
れる。

【００２０】リチウムイオン二次電池１は、上述した正
極材５と負極材６とをセパレータ７を介して重ね合わせ
て発電体を構成し、この発電体を電池缶２の形状に合わ
せてコア材２５の外周部に渦巻状に巻回したりつづら折
りする。コア材２５には、ポリプロピレンフィルムやエ
チレンフィルム或いは他のポリオレフィン系高分子樹脂
フィルムが用いられる。コア材２５は、その幅が正極材
５や負極材６とほぼ同等とされる。

【００２１】リチウムイオン二次電池１は、上述した発
電体をポリプロピレン等の絶縁樹脂によって成形された
上下一対のインシュレータ１５（１５ａ、１５ｂ）を介
して電池缶２の内部に装填する。リチウムイオン二次電
池１は、図１に示すように正極材５の正極集電タブ１１
の先端が電極缶２の開口部３の略中央部に延在位置され
るとともに、負極材６の負極集電タブ１４がそれぞれ電
極缶２の底面と接続される。

【００２２】リチウムイオン二次電池１においては、発
電体を装填した電池缶２内に非水電解液８が注入される
とともに、正極端子構体４の組付が行われる。正極端子
構体４は、図１に示すように正極端子蓋１６と、安全弁
部材１７と、ＰＴＣ素子１８と、押え部材１９と、電流
遮断部材２０と、スプリングプレート２１等の部材が組
み合わされてなり、ガスケット２２を介して電池缶２の
開口部３に組み付けられるとともにかしめ処理が施され
てこの開口部３を封口する。

【００２３】正極端子蓋１６は、電池缶２の開口部３の
開口径とほぼ等しい外径を有するとともに外周部にフラ
ンジ部を有する全体浅皿状に形成されている。安全弁部
材１７も、電池缶２の開口部３の開口径とほぼ等しい外
径を有するとともに外周部にフランジ部を有する全体浅
皿状に形成されている。安全弁部材１７には、中心部に
断面半円弧状の接触部が突設されている。正極端子板１
６と安全弁部材１７とは、リング状のＰＴＣ素子１８を
介してそれぞれのフランジ部が接合される。安全弁部材
１７には、その底面部に、押え部材１９と電流遮断部材
２０とがその中心部に設けた開口部から接触部を下方へ
と臨ませて組み合わされる。スプリングプレート２１
は、その開口部を閉塞するようにして電流遮断板２０の
底面に組み付けられている。

【００２４】上述した正極端子構体４は、開口部３から
電池缶２の内部に組み込まれて、この電池缶２に形成し
た受け部２３上に保持される。受け部２３は、上述した
発電体の上端に対してやや高い位置で、電池缶２の外周
壁を全周に亘って断面円弧状に絞り込むことによって内
方へと突出された部位からなる。受け部２３は、その上
縁部で正極端子板１６と安全弁部材１７のフランジ部を
支えることによって正極端子構体４を保持する。

【００２５】リチウムイオン二次電池１は、上述した電
池缶２に対する正極端子構体４の組み込みに際して、開
口部３の内周面にガスケット２２があてがわれる。ガス
ケット２２は、例えばポリプロピレン等の合成樹脂を素
材とし、電池缶２の内径よりもやや大径であるリング状
の基部と、この基部の底面に全周に亘って一体に突設さ
れかつ受け部２３の内径とほぼ等しい外径の袴部とから
なる。ガスケット２２には、基部の内周部に、接合され
た正極端子板１６と安全弁部材１７とのフランジ部の外
周部が相対嵌合される嵌合溝が形成されている。

【００２６】リチウムイオン二次電池１においては、図
１に示すように開口部３を構成する電池缶２の外周縁部
２４を、全周に亘って内方へと折り込むかしめ処理が施
される。リチウムイオン二次電池１においては、ガスケ
ット２２が、その基部の上面部を折曲された外周縁部２
４によって押しつぶされることで、外周部を外周縁部２
４と受け部２３とに跨る内面に密着される。リチウムイ
オン二次電池１においては、このようにして電池缶２が
その開口部３を、ガスケット２２を介して正極端子構体
４によって全周に亘って封口される。

【００２７】次に、リチウムイオン二次電池について、
以下の実施例と比較例とをそれぞれ製作して、それぞれ
の電池特性について評価試験を実施した。各リチウムイ
オン二次電池１は、後述する仕様によって製作された正
極材５と負極材６とが備えられ、これら正極材５と負極
材６とを直径１８ｍｍ、高さ６７ｍｍの電池缶２に装填
してなる。各リチウムイオン二次電池１には、エチレン
カーボネートと炭酸ジメチルとを体積比１：１で混合し
た混合溶媒に電解質として六フッ化燐酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ₆）を１ｍｏｌ／ｌに調製してなる非水電解液８が
用いられる。

【００２８】

【実施例１】第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
には、図２に示した正極材３０と負極材３１とが備えら
れている。正極材３０は、厚みが２０μｍ、長さが５０
０ｍｍのアルミ箔からなる正極集電体３２に対して正極
合剤をドクターブレード法によって塗布した後、遠赤外
線炉内で１２０℃、１０分間の乾燥を行い、さらに１２
０℃でカレンダロールプレスを施して正極活物質層３３
が形成される。正極合剤は、正極活物質として平均粒径
が２０μｍのＬｉＣｏＯ₂を９０重量部、導電剤として
平均粒径が１０μｍのグラファイトを６．５重量部、結
着剤としてＰＶｄＦを３．５重量部で混合し、これにＮ
ＭＰ溶液を加えて混煉りしてスラリー状化したものが用
いられる。

【００２９】正極材３０は、同図（ａ）に示すように、
正極集電体３２に対してその中心部に幅１０ｍｍの未塗
布領域３４を構成するようにして、上述した正極合剤を
厚みが１３５μｍ、全体塗布長が４９０ｍｍで塗布した
正極活物質層３３が形成される。正極材３０には、未塗
布領域３４に、厚さが０．１ｍｍ、幅が３ｍｍ、長さが
７０ｍｍのアルミ製正極集電タブ３５が、正極集電体３
１から１９ｍｍの長さで突出するようにして超音波溶接
によって接合される。

【００３０】負極材３１は、正極材３０よりも長尺で厚
みが１０μｍの銅箔からなる負極集電体３６に対して負
極合剤をドクターブレード法によって塗布した後、遠赤
外線炉内で１２０℃、１０分間の乾燥を行い、さらに１
２０℃でカレンダロールプレスを施して負極活物質層３
７が形成される。負極合剤は、負極活物質として平均粒
径が１０μｍの黒鉛が９０重量部、結着剤としてＰＶｄ
Ｆを１０重量部で混合し、これにＮＭＰ溶液を加えて混
煉りしてスラリー状化したものが用いられる。

【００３１】負極材３１は、同図（ｂ）に示すように負
極集電体３６に対して、両端部に幅が１０ｍｍの未塗布
領域３８ａ、３８ｂをそれぞれ構成するようにして、上
述した負極合剤を厚みが１５５μｍ、全体塗布長が５３
０ｍｍで塗布して負極活物質層３７が形成される。負極
材３１には、各未塗布領域３８ａ、３８ｂに、それぞれ
厚さが０．１ｍｍ、幅が４ｍｍ、長さが６５ｍｍのニッ
ケル製負極集電タブ３９ａ、３９ｂが、それぞれ負極集
電体３６から１３ｍｍの長さで突出するようにして超音
波溶接によって接合される。

【００３２】第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
は、上述した正極材３０と負極材３１とをセパレータ７
を介して巻回して発電体を構成し、この発電体を電池缶
２に装填してなる。第１の実施例リチウムイオン二次電
池１ａは、正極材３０の正極集電タブ３５が負極材３１
の一対の負極集電タブ３９ａ、３９ｂの略中央部に位置
されている。第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
は、正極材３０の正極集電タブ３５と負極材３１の負極
集電タブ３９ａ、３９ｂとの間隔がそれぞれ約２６５ｍ
ｍ（５３０／２）となり、内部抵抗が１／２に低減され
た構成となっている。

【００３３】上述した第１の実施例リチウムイオン二次
電池１ａにおいて、正極材３０と負極材３１との構成を
それぞれ逆にした構成を採用することも考慮される。し
かしながら、リチウムイオン二次電池においては、正極
材３０が負極材３１よりも小さい構成であることから、
正極活物質層３２が塗布されないに未塗布領域が大きく
なって容量が低下するといった問題が生じるため、かか
る構成を採用することは好ましくは無い。

【００３４】

【実施例２】第２の実施例リチウムイオン二次電池１ｂ
は、上述した第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
の正極材３０と同様に製作された正極材３０が備えられ
ており、その説明を省略する。ただし、正極材３０は、
正極集電体３２に対して正極活物質を塗布してなる正極
活物質層３３の塗布長が４９５ｍｍとわずかに長くなっ
ている。

【００３５】第２の実施例リチウムイオン二次電池１ｂ
には、上述した第１の実施例リチウムイオン二次電池１
ａの負極材３１と同様にして製作された負極材４０が備
えられている。ただし、負極材４０は、負極集電体４１
に対して負極活物質を塗布して形成した負極活物質層４
２の長さが５３５ｍｍとわずかに長くなっている。負極
材４０には、セパレータ７を介して正極材３０と巻回さ
れる際に、外周側となる一方の主面４３側に、図３
（ａ）に示すように一端側に幅が１０ｍｍの負極活物質
が塗布されない未塗布領域４４が形成される。また、負
極材４０には、主面４３側の巻回状態において最外周側
となる他端側に負極活物質が塗布されないやや幅広の未
塗布領域４５が形成される。

【００３６】負極材４０には、セパレータ７を介して正
極材３０と巻回される際に内周側となる他方の主面４６
側において、同図（ｂ）に示すように、その両端部に幅
が１０ｍｍの負極活物質が塗布されない未塗布領域４７
ａ、４７ｂがそれぞれ形成される。負極材４０には、主
面４３側の一方未塗布領域４４と対向する、主面４６側
の一方未塗布領域４７ａに負極集電タブ４８が接合され
る。負極集電タブ４８は、厚さが０．１ｍｍ、幅が４ｍ
ｍ、長さが６５ｍｍのニッケル板からなり、負極集電体
４１から１３ｍｍの長さで突出するようにして未塗布領
域４７ａに超音波溶接によって固定される。

【００３７】第２の実施例リチウムイオン二次電池１ｂ
は、上述した正極材３０と負極材４０とを、負極材４０
の一方主面４３が外側となるようにしてセパレータ７を
介して巻回して発電体を構成し、この発電体を電池缶２
に装填してなる。第２の実施例リチウムイオン二次電池
１ｂも、正極材３０の正極集電タブ３５と負極材４０の
負極集電タブ４８及び幅広の未塗布領域４５との間隔が
それぞれ約２６５ｍｍよりもやや大きくなっている。

【００３８】第２の実施例リチウムイオン二次電池１ｂ
は、発電体がその外周部、換言すれば負極材４０の未塗
布領域４５を内面とのクリアランスが０．５ｍｍ以下と
なるようにして電池缶２に装填される。第２の実施例リ
チウムイオン二次電池１ｂにおいては、発電体が初充電
を行うことによって全体が膨張することで、最外周の未
塗布領域４５が電池缶２の内面と接触するようになる。
したがって、第２の実施例リチウムイオン二次電池１ｂ
は、負極集電体４１の未塗布領域４５が第２の負極集電
タブを構成する。

【００３９】したがって、第２の実施例リチウムイオン
二次電池１ｂにおいては、正極材３０の正極集電タブ３
５が、負極材４０の負極集電タブ４８と負極集電タブ機
能を奏する未塗布領域４５との略中央部に位置されてい
る。第２の実施例リチウムイオン二次電池１ｂは、これ
によって内部抵抗が１／２に低減された構成となってい
る。

【００４０】ところで、リチウムイオン二次電池におい
ては、正極材や負極材に対して、正極集電タブや負極集
電タブの厚みが大きく、これらによって正極材と負極材
との重合せ密度が低下することになる。第２のリチウム
イオン二次電池１ｂにおいては、上述したように一方の
未塗布領域４５が負極集電タブとして兼用されることに
よって全体の厚み増加が低減され、容量の低下が抑制さ
れる。また、第２のリチウムイオン二次電池１ｂにおい
ては、負極集電タブを負極集電体４１に取り付ける工数
の増加が抑制される。

【００４１】

【実施例３】第３の実施例リチウムイオン二次電池１ｃ
は、上述した第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
の正極材３０と同様に製作された正極材３０が備えられ
ており、その説明を省略する。ただし、正極材３０は、
正極集電体３２に対して正極活物質を塗布してなる正極
活物質層３３の塗布長が５００ｍｍとわずかに長くなっ
ている。

【００４２】第３の実施例リチウムイオン二次電池１ｃ
には、上述した第１の実施例リチウムイオン二次電池１
ａの負極材３１と同様にして製作された負極材５０が備
えられている。負極材５０は、負極集電体５１に対して
負極活物質を塗布して形成した負極活物質層５２の長さ
が５４０ｍｍとわずかに長くなっている。負極材５０に
は、図４に示すように、その両端部に幅が１０ｍｍの負
極活物質が塗布されない未塗布領域５３ａ、５３ｂがそ
れぞれ形成される。

【００４３】負極材５０には、同図に示すように、未塗
布領域５３ａ、５３ｂに幅方向の一端から中央を越えた
位置まで達するスリット５４ａ、５４ｂが形成されてい
る。負極材５０は、これらスリット５４ａ、５４ｂによ
って切り残された未塗布領域５３ａ、５３ｂの一部５５
ａ、５５ｂ（鎖線で示した領域）を同図矢印で示すよう
にそれぞれ折り返すことによって負極集電体５１から突
出させる。

【００４４】第３の実施例リチウムイオン二次電池１ｃ
は、上述した正極材３０と負極材５０とをセパレータ７
を介して巻回して発電体を構成し、この発電体を電池缶
２に装填してなる。第３の実施例リチウムイオン二次電
池１ｃにおいては、折曲された未塗布領域５３ａ、５３
ｂの一部５５ａ、５５ｂがそれぞれ電池缶２の内面に接
合されることによって直接負極集電タブを構成する。

【００４５】したがって、第３の実施例リチウムイオン
二次電池１ｃにおいては、正極材３０の正極集電タブ３
５が、負極材５０の負極集電タブ機能を奏する未塗布領
域５５ａ、５５ｂの略中央部に位置されている。第３の
実施例リチウムイオン二次電池１ｃにおいては、正極材
３０の正極集電タブ３５と未塗布領域５５ａ、５５ｂと
の間隔がそれぞれ約２６５ｍｍよりもやや大きくなって
いるが、全体として内部抵抗が１／２に低減された構成
となっている。

【００４６】また、第３の実施例リチウムイオン二次電
池１ｃにおいては、上述したように未塗布領域５３ａ、
５３ｂの一部５５ａ、５５ｂによって負極集電タブを構
成することから、上述した第２のリチウムイオン二次電
池１ｂと比較してさらに全体の厚み増加が低減され、容
量の低下が抑制される。また、第２のリチウムイオン二
次電池１ｂにおいては、負極集電タブを負極集電体４１
に取り付ける工数の増加が抑制される。

【００４７】

【実施例４】第４の実施例リチウムイオン二次電池１ｄ
には、図５に示した正極材６０と負極材６１とが備えら
れる。正極材６０は、上述した第１の実施例リチウムイ
オン二次電池１ａと同様にして正極集電体６１に正極活
物質が塗布されて正極活物質層６２が形成されが、同図
（ａ）に示すように正極活物質が塗布され無い第１の未
塗布領域６３ａ乃至第３の未塗布領域６３ｃが形成され
てなる。なお、正極材６０は、正極集電体６１に形成さ
れた正極活物質層６２の長さが４５０ｍｍとされてい
る。

【００４８】第１の未塗布領域６３ａ乃至第３の未塗布
領域６３ｃは、正極材６０を長さ方向に４等分する位置
にそれぞれ形成される。第１の未塗布領域６３ａは、正
極材６０の中央部に形成され、幅が２０ｍｍの領域であ
る。第２の未塗布領域６３ｂは、正極材６０の一端と第
１の未塗布領域６３ａとの間の中央部に形成され、幅が
１０ｍｍの領域である。第３の未塗布領域６３ｃは、正
極材６０の他端と第１の未塗布領域６３ａとの間の中央
部に形成され、幅が１０ｍｍの領域である。

【００４９】正極材６０には、第２の未塗布領域６３ｂ
に第１の正極集電タブ６４ａが接合されるとともに、第
３の未塗布領域６３ｃに第２の正極集電タブ６４ｂが接
合されている。第１の正極集電タブ６４ａ及び第２の正
極集電タブ６４ｂは、第１の実施例リチウムイオン二次
電池１ａの正極集電タブ３５と同様に、厚さが０．１ｍ
ｍ、幅が３ｍｍ、長さが７０ｍｍのアルミ板によって形
成され、正極集電体６１から１９ｍｍの長さで突出する
ようにして第２の未塗布領域６３ｂ及び第３の未塗布領
域６３ｃにそれぞれ超音波溶接によって接合されてい
る。

【００５０】負極材６１も、上述した第１の実施例リチ
ウムイオン二次電池１ａと同様にして、負正極集電体６
５に負極活物質が塗布されて負極活物質層６６が形成さ
れている。負極材６１には、同図（ｂ）に示すように負
極活物質が塗布され無い第１の未塗布領域６７ａ乃至第
３の未塗布領域６７ｃが、正極材６０と同様に形成され
ている。なお、負極材６１は、負極集電体６５に形成さ
れた負極活物質層６６の長さが４９０ｍｍとされてな
る。

【００５１】第１の未塗布領域６７ａは、負極材６１の
中央部に形成され、幅が１０ｍｍの領域である。第２の
未塗布領域６７ｂは、負極材６１の一端に形成された幅
が１０ｍｍの領域である。第３の未塗布領域６７ｃは、
負極材６１の他端に形成された幅が１０ｍｍの領域であ
る。負極材６１には、これら第１の未塗布領域６７ａ乃
至第３の未塗布領域６７ｃにそれぞれ第１の負極集電タ
ブ６８ａ乃至第３の負極集電タブ６８ｃが接合されてい
る。第１の負極集電タブ６８ａ乃至第３の負極集電タブ
６８ｃは、それぞれ厚さが０．１ｍｍ、幅が４ｍｍ、長
さが６５ｍｍのニッケル板によって形成され、負極集電
体６５から１３ｍｍの長さで突出するようにしてそれぞ
れ第１の未塗布領域６７ａ乃至第３の未塗布領域６７ｃ
に超音波溶接によって接合されている。

【００５２】第４の実施例リチウムイオン二次電池１ｄ
は、上述した正極材６０と負極材６１とをセパレータ７
を介して巻回して発電体を構成し、この発電体を電池缶
２に装填してなる。第４の実施例リチウムイオン二次電
池１ｄにおいては、発電体が正極材６０の第１の未塗布
領域６７ａが負極材６１の第１の負極集電タブ６８ａに
対応位置するようにして正極材６０と負極材６１とが重
ね合わされて構成されている。

【００５３】したがって、第４の実施例リチウムイオン
二次電池１ｄにおいては、正極材６０の第１の正極集電
タブ６４ａが、負極材６１の第１の負極集電タブ６８ａ
と第２の負極集電タブ６８ｂとの略中央部に位置されて
いる。第４の実施例リチウムイオン二次電池１ｄにおい
ては、正極材６０の第２の正極集電タブ６４ｂが、負極
材６１の第１の負極集電タブ６８ａと第３の負極集電タ
ブ６８ｃとの略中央部に位置されている。第４の実施例
リチウムイオン二次電池１ｄにおいては、かかる構成か
ら全体として内部抵抗が１／４に低減された構成となっ
ている。

【００５４】ところで、第４の実施例リチウムイオン二
次電池１ｄにおいては、上述したように正極材６０に第
１の未塗布領域６３ａ乃至第３の未塗布領域６３ｃが形
成されるとともに、負極材６１に第１の未塗布領域６７
ａ乃至第３の未塗布領域６７ｃが形成されている。した
がって、第４の実施例リチウムイオン二次電池１ｄにお
いては、発電の有効領域が少なくなり、容量がやや低下
する。したがって、第４の実施例リチウムイオン二次電
池１ｄは、正極集電体６１の両面に正極活物質を塗布し
て正極活物質層６２を形成するとともに、負極集電体６
５にもその両面に負極活物質を塗布して負極活物質層６
６を形成することが好ましい。また、第４の実施例リチ
ウムイオン二次電池１ｄは、正極材６０及び負極材６１
をそれぞれ１ｍ以上に形成することが好ましい。

【００５５】

【実施例５】第５の実施例リチウムイオン二次電池１ｅ
は、上述した第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
の正極材３０と同様に製作された正極材３０が備えられ
ており、その説明を省略する。ただし、正極材３０は、
正極集電体３２に対して正極活物質を塗布してなる正極
活物質層３３の塗布長が５００ｍｍとわずかに長くなっ
ている。

【００５６】第５の実施例リチウムイオン二次電池１ｅ
には、上述した第１の実施例リチウムイオン二次電池１
ａの負極材３１と同様にして製作された負極材７０が備
えられている。負極材７０は、負極集電体７１に対して
負極活物質を塗布して形成した負極活物質層７２の長さ
が５４０ｍｍとわずかに長くなっている。負極材７０に
は、図６に示すように、その両端部に幅が０．５ｍｍの
負極活物質が塗布されない未塗布領域７３ａ、７３ｂが
それぞれ形成される。

【００５７】負極材７０には、各未塗布領域７３ａ、７
３ｂに、それぞれ負極集電タブ７４ａ、７４ｂが、負極
集電体７１から１３ｍｍの長さで突出するようにして超
音波溶接によって接合される。第５の実施例リチウムイ
オン二次電池１ｅは、各負極集電タブ７４ａ、７４ｂ
が、それぞれ厚さが０．１ｍｍ、幅が２ｍｍ、長さが６
５ｍｍの銅板を用いた構成に特徴がある。このため、第
５の実施例リチウムイオン二次電池１ｅにおいては、負
極集電タブ７４ａ、７４ｂの先端に予めタングステンが
ロウ付けされ、正極材３０と負極材７０とをセパレータ
７を介して巻回して電池缶２に装填する際に、負極集電
タブ７４ａ、７４ｂと電池缶２との半田付け性の向上が
図られる。

【００５８】上述した本発明にかかるリチウムイオン二
次電池の各実施例に対して、従来のリチウムイオン二次
電池に準じて次の比較例リチウムイオン二次電池８０を
製作した。

【００５９】

【比較例】比較例リチウムイオン二次電池８０には、図
７に示した正極材８１と負極材８２とが備えられる。正
極材８１は、厚みが２０μｍのアルミ箔からなる正極集
電体８３に対して正極合剤をドクターブレード法によっ
て塗布した後に遠赤外線炉内で１２０℃、１０分間の乾
燥を行い、さらに１２０℃でカレンダロールプレスを施
して正極活物質層８４が形成されてなる。正極合剤は、
正極活物質として平均粒径が２０μｍのＬｉＣｏＯ₂を
９０重量部、導電剤として平均粒径が１０μｍのグラフ
ァイトを６．５重量部、結着剤としてＰＶｄＦを３．５
重量部で混合し、これにＮＭＰ溶液を加えて混煉りして
スラリー状化したものが用いられる。

【００６０】正極材８１は、同図（ａ）に示すように、
正極集電体８３に対してその一端部に幅３０ｍｍの未塗
布領域８５を構成するようにして、上述した正極合剤を
厚みが１３５μｍ、全体塗布長が４９５ｍｍで塗布した
正極活物質層８４が形成されてなる。正極材８１には、
未塗布領域８５に、厚さが０．１ｍｍ、幅が３ｍｍ、長
さが７０ｍｍのアルミ製正極集電タブ８６が、正極集電
体８３から１９ｍｍの長さで突出するようにして超音波
溶接によって接合される。

【００６１】負極材８２は、正極材８１よりもやや長尺
で厚みが１０μｍの銅箔からなる負極集電体８７に対し
て負極合剤をドクターブレード法によって塗布した後、
遠赤外線炉内で１２０℃、１０分間の乾燥を行い、さら
に１２０℃でカレンダロールプレスを施して負極活物質
層８８が形成される。負極合剤は、負極活物質として平
均粒径が１０μｍの黒鉛が９０重量部、結着剤としてＰ
ＶｄＦを１０重量部で混合し、これにＮＭＰ溶液を加え
て混煉りしてスラリー状化したものが用いられる。

【００６２】負極材８２は、同図（ｂ）に示すように負
極集電体８７に対して、両端部に幅が１０ｍｍの未塗布
領域８９ａ、８９ｂをそれぞれ構成するようにして、上
述した負極合剤を厚みが１３５μｍ、全体塗布長が５３
５ｍｍで塗布して負極活物質層８８が形成される。負極
材８２は、後述するように正極材８１と重ね合わせた状
態において一方の未塗布領域８９ａが正極集電タブ８６
と対向位置されるとともに、他方の未塗布領域８９ｂが
正極材８１の一端部から側方に突出される。

【００６３】負極材８２には、未塗布領域８９ｂに、厚
さが０．１ｍｍ、幅が４ｍｍ、長さが６５ｍｍのニッケ
ル製負極集電タブ９０が、負極集電体８３から１３ｍｍ
の長さで突出するようにして超音波溶接によって接合さ
れる。

【００６４】比較例リチウムイオン二次電池８０は、上
述した正極材８１と負極材８２とをセパレータ７を介し
て巻回して発電体を構成し、この発電体を電池缶２に装
填してなる。

【００６５】以上のようにして製作された第１の実施例
リチウムイオン二次電池１ａ乃至第５の実施例リチウム
イオン二次電池１ｅと比較例リチウムイオン二次電池８
０について、それぞれ初期放電容量の測定と寿命試験及
び直流抵抗値と出力値の測定とを行ってその電池特性に
ついての評価を行った。初期放電容量の測定は、４．２
Ｖ、３時間、１Ａの定電圧定電流の充電条件とし、２．
５Ｖ、０．７Ａまたは４Ａでの放電条件によって行っ
た。寿命試験は、この充電条件と放電条件とを３００サ
イクル行った後の容量維持率によって求めた。直流抵抗
値と出力値とは、４．２Ｖ満充電時に１Ａ、２Ａ、３Ａ
の放電を１０秒間行ってその時の電圧降下値から求め
た。

【００６６】第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
乃至第５の実施例リチウムイオン二次電池１ｅと比較例
リチウムイオン二次電池８０は、それぞれの電池特性が
次の表１のとおりであった。

【００６７】

【表１】

【００６８】第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ
乃至第３の実施例リチウムイオン二次電池１ｃについて
は、比較例リチウムイオン二次電池８０との比較におい
て、いずれも０．７Ａの放電容量（ｍＡｈ）について有
為差は無く、また４Ａの放電容量（ｍＡｈ）について１
２％乃至１４％増加する結果が得られた。また、第１の
実施例リチウムイオン二次電池１ａ乃至第３の実施例リ
チウムイオン二次電池１ｃは、比較例リチウムイオン二
次電池８０との比較において、直流抵抗値（ｍΩ）が低
下されたことによって放電出力特性（Ｗ／ｃｅｌｌ）に
ついて２７％乃至３３％増加する結果が得られた。

【００６９】第４の実施例リチウムイオン二次電池１ｄ
については、比較例リチウムイオン二次電池８０や第１
の実施例リチウムイオン二次電池１ａ乃至第３の実施例
リチウムイオン二次電池１ｃに対して直流抵抗値が大幅
に低下されることによって放電出力特性も５０％以上増
加する結果が得られた。しかしながら、第４の実施例リ
チウムイオン二次電池１ｄは、正極材６０の正極活物質
層６２の形成領域が少ないことから、比較例リチウムイ
オン二次電池８０との比較において０．７Ａ放電容量が
９％程度低下する結果となった。第４の実施例リチウム
イオン二次電池１ｄは、上述したように正極材６０や負
極材６１が長尺とされる場合において、かかる放電容量
の低下の影響も少なくなる。

【００７０】第５の実施例リチウムイオン二次電池１ｅ
については、銅製の負極集電タブ７３を用いることによ
って、その断面積が比較例リチウムイオン二次電池８０
や第１の実施例リチウムイオン二次電池１ａ乃至第４の
実施例リチウムイオン二次電池１ｄの各負極集電タブに
対して狭くなっている。したがって、第５の実施例リチ
ウムイオン二次電池１ｅは、０．７Ａ及び４Ａの放電容
量の増加、直流抵抗値の低下、放電出力の増加が図られ
た結果が得られた。なお、銅製の負極集電タブ７３は、
銅の抵抗が１．７０μΩ・ｃｍであり、ニッケルの抵抗
７．０４μΩ・ｃｍに対してほぼ１／４であることか
ら、その断面積を大幅に低減することが可能である。

【００７１】なお、上述した実施の形態においては、円
筒型リチウムイオン二次電池１について説明したが、本
発明は、例えば角型リチウムイオン二次電池にも適用さ
れることは勿論である。また、本発明は、リチウムイオ
ン二次電池以外の他の非水電解液二次電池にも適用され
る。

【００７２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる非水電解液二次電池によれば、正極材と負極材とを
セパレータを介して重ね合わせた状態において、正極集
電タブが負極集電タブから等間隔の略中間に位置配置さ
れるように構成したことから、正極集電タブと負極集電
タブとの間隔が狭められて内部抵抗値の低減が図られる
ことで、抵抗発熱の抑制とともに放電容量を低下させず
に高率放電時の容量低下が抑制かつ高出力特性の向上が
図られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる円筒型リチウムイオン二次電池
の縦断面図である。

【図２】同第１の実施例リチウムイオン二次電池に備え
られる正極材と負極材の要部展開正面図である。

【図３】同第２の実施例リチウムイオン二次電池に備え
られる正極材と負極材の要部展開正面図である。

【図４】同第３の実施例リチウムイオン二次電池に備え
られる負極材の要部展開正面図である。

【図５】同第４の実施例リチウムイオン二次電池に備え
られる正極材と負極材の要部展開正面図である。

【図６】同第５の実施例リチウムイオン二次電池に備え
られる負極材の要部展開正面図である。

【図７】比較例リチウムイオン二次電池に備えられる正
極材と負極材の要部展開正面図である。

【符号の説明】

１リチウムイオン二次電池、２電池缶、４正極端
子構体、５，３０，６０正極材、６，３１，４０，５
０，６１，７０負極材、７セパレータ、８非水電解
液、９，３２，６１正極集電体、１０，３３，４２，
６２正極活物質層、１０ａ，３４，６３未正極活物
質塗布領域、１１，３５，６４正極集電タブ、１２，
３６，４１，５１，６５，７１負極集電体、１３，３
６，４２，５２，６６，７２負極活物質層、１３ａ，
３８，４７，５４，６７，７３未負極活物質塗布領域、
１４，３９，４８，６８，７３負極集電タブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H014 AA04 AA06 BB04 BB05 BB08 CC01 CC07 EE05 5H029 AJ02 AJ06 AK02 AK03 AK05 AL02 AL06 AL07 AL16 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ03 CJ04 DJ05 DJ07 DJ12 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状の正極集電体に正極活物質を塗布し
た塗布層を形成するとともに、上記正極活物質の未塗布
領域に正極集電タブを設けてなる正極材と、帯状の負極集電体に負極活物質を塗布した塗布層を形成
するとともに、この塗布層を挟んだ上記負極活物質の未
塗布領域にそれぞれ負極集電タブを設けてなる負極材と
を備え、上記正極集電タブは、上記正極材と負極材とをセパレー
タを介して重ね合わせた状態において、上記負極集電タ
ブから等間隔の略中間に位置されることを特徴とする非
水電解液二次電池。
【請求項２】上記負極集電タブは、上記負極集電体の
上記負極活物質の塗布層を挟んだ未塗布領域によって直
接構成されたことを特徴とする請求項１に記載の非水電
解液二次電池。
【請求項３】上記負極集電体には、上記負極活物質の
塗布層を挟んだ未塗布領域に、それぞれ一方側縁から幅
方向の途中までスリットを形成するとともに、このスリ
ットによって切り分けられた部位を折り曲げて他方側縁
から突出させることによって上記負極集電タブが構成さ
れたことを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次
電池。