JP2001202997A

JP2001202997A - 円筒形リチウムイオン電池

Info

Publication number: JP2001202997A
Application number: JP2000012619A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakai; 賢治中井; Yoshimasa Koishikawa; 佳正小石川; Katsunori Suzuki; 克典鈴木; Kensuke Hironaka; 健介弘中
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-27
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP3511966B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安全性に優れ、かつ、長寿命の円筒形リチウ
ムイオン二次電池を提供する。【解決手段】アルミニウム箔両面にマンガン酸リチウ
ムを含むスラリを塗布した正極板３１と圧延銅箔両面に
非晶質炭素を含むスラリを塗布した塗布した負極板３２
とを長さ方向の引っ張り強度１．８×１０^８Ｐａのポリ
エチレン製セパレータ３３を介して捲回し捲回群６を作
製した。捲回群６の平均外径は６３ｍｍ、電池容器の内
径は６６ｍｍである。捲回群６の最外周にセパレータ３
３を３層捲回した。電池異常時に捲回群６内部で発生す
るガスを上部方向へ案内でき、緊束力を保持することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円筒形リチウムイオ
ン電池に係り、特に、正極集電体に充放電によりリチウ
ムを放出・収容可能な正極活物質を塗着した帯状の正極
と、負極集電体に充放電によりリチウムを収容・放出可
能な負極活物質を塗着した帯状の負極とが、リチウムイ
オンが通過可能な帯状のセパレータを介して軸芯の回り
に捲回された電極捲回群を備え、電極捲回群が円筒形電
池容器内で支持又は固定された構造の円筒形リチウムイ
オン電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、高出力、高
エネルギー密度という利点から、ＥＶ（電気自動車）用
電源として注目されている。リチウムイオン二次電池は
その形状で、円筒形と角形とに分類することができる。
通常、円筒形電池の内部には、電極が正極、負極共に活
物質が金属箔に塗着された帯状であり、正極、負極が直
接接触しないようにセパレータを挟んで円筒状の軸芯の
回りに断面が渦巻状に捲回された電極捲回群が形成され
ている。そして、電池容器となる円筒形の缶又は容器に
電極捲回群が収納され、電解液注液後、封口し、初充電
することで電池としての機能が付与される。

【０００３】ＥＶ用電源用途に適した概ねの容量３０Ａ
ｈ以上の高容量、高出力のリチウムイオン二次電池にお
いては、電池長さ、電池径ともに大きくなる。活物質が
金属箔に塗着された上述の帯状の電極を、大きな電池径
に対応させるべく活物質の塗着量を増やして厚くする
と、活物質層が金属箔から剥離、脱落して電極形状を維
持することができなくなる。このため、帯状の電極の捲
回回数を多くすることで電極捲回群の径を大きくしてい
る。

【０００４】一方、大電流放電が可能で高出力の電池を
得るために、例えば、特開平第９−９２３３５号公報の
技術では、電極から数多くのリードを取り出し、それら
のリードを集結させて電池端子を兼ねる集電部材を電池
内に構成する提案がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
な捲回構造を有する電極捲回群では、充放電に伴う正極
活物質及び負極活物質の体積の膨張・収縮によって電極
捲回群に応力が掛かり、充放電の繰り返しによって電極
捲回群の緊束力が低下するので、充放電容量等の電池特
性の低下を招くことになる。とりわけ、電極捲回群が長
く、多数回捲回された電極捲回群においては、電池特性
の低下はより顕著に現れる。これを防止するために、電
極捲回群の周囲に粘着固定テープ等の緊束部材を巻き付
けて、電極捲回群全体の緊束力を維持する工夫がなされ
ている。

【０００６】しかし、比較的大容量、高出力の円筒形リ
チウムイオン電池においては、電極捲回群のサイズも大
きくなり、電池が過充電等異常な状態に陥った際に電極
捲回群内部から発生するガスが速やかに抜けきらず、電
池容器や電池缶の開裂に至る可能性があった。

【０００７】本発明は上記事案に鑑み、高容量・高出力
でありながらも、安全性に優れ、かつ、長寿命の円筒形
リチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、正極集電体に充放電によりリチウムを放
出・収容可能な正極活物質を塗着した帯状の正極と、負
極集電体に充放電によりリチウムを収容・放出可能な負
極活物質を塗着した帯状の負極とが、リチウムイオンが
通過可能な帯状のセパレータを介して軸芯の回りに捲回
された電極捲回群を備え、前記電極捲回群が円筒形電池
容器内で支持又は固定された構造の円筒形リチウムイオ
ン電池において、前記電池容器の内径は前記電極捲回群
の直径の１．０３倍以上であり、前記電極捲回群の最外
周にセパレータが３層以上捲回されたことを特徴とす
る。

【０００９】本発明では、電極捲回群が円筒形電池容器
内で支持又は固定されている。電池容器の内径は電極捲
回群の直径の１．０３倍以上とされるので、電池容器内
径と電極捲回群直径との間には隙間が形成されている。
この隙間を経由して電池異常時に電極捲回群内部で発生
したガスが電池上部方向へ案内される。このような構造
を有する円筒形リチウムイオン電池の電極捲回群の周囲
に緊束力を高めるテープ等の緊束部材を配置すると、電
池異常時にガス抜けが悪くなる。一方、緊束部材を配置
せず電極捲回群の最外周に１層又は２層のセパレータを
配置すると、電極捲回群は緊束力が低下し、充放電容量
の低下やサイクル寿命の低下を招く。そこで、本発明で
は、緊束部材を配置せず電極捲回群の最外周にセパレー
タを３層以上捲回することにより、電池異常時にスムー
ズなガス抜けを図ると共に、緊束力の低下から生ずる充
放電容量の低下及びサイクル寿命の低下を防止すること
とした。本発明によれば、電池異常時に電極捲回群内部
で急激に発生するガスを速やかに電池上部方向へ案内す
ることができると共に、電極捲回群の緊束力を保持する
ことができるので、電極捲回群のサイズの大きい高容量
・高出力の電池において、安全性を確保することができ
るとと共に、長いサイクル寿命を確保することができ
る。

【００１０】この場合において、セパレータの引っ張り
強度を２×１０^８Ｐａ以下とすれば、電池異常時に電池
外に排出される電池内容物の量が少なくなるので、安全
性をより高めることができる。また、正極活物質にリチ
ウムマンガン複酸化物を用い、及び／又は、負極活物質
に非晶質炭素を用いるようにすれば、電池異常時の電池
の挙動を穏やかにすることができるので、更に安全性を
高めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をＥ
Ｖ搭載用円筒形リチウムイオン電池に適用した実施の形
態について説明する。

【００１２】＜正極板の作製＞充放電によりリチウムを
放出・収容可能な活物質であるコバルト酸リチウム（Ｌ
ｉＣｏＯ_２）粉末やリチウムマンガン複酸化物であるマ
ンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）粉末８７重量部
と、導電剤として鱗片状黒鉛（平均粒径：２０μｍ）
８．７重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン
（ＰＶｄＦ）４．３重量部と、を混合し、これに分散溶
媒のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加、混
練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極
集電体）の両面に塗布した。このとき、正極板長寸方向
の一方の側縁に幅５０ｍｍの未塗布部を残した。その後
乾燥、プレス、裁断して幅３００ｍｍ、後述する所定長
さ及び正極活物質合剤塗布部所定厚さの帯状の正極板を
得た。正極活物質合剤層の空隙率はいずれも３５±２％
とした。正極板のスラリ未塗布部に切り欠きを入れ、切
り欠き残部をリード片とした。また、隣り合うリード片
を２０ｍｍ間隔とし、リード片の幅は１０ｍｍとした。

【００１３】＜負極板の作製＞充放電によりリチウムを
収容・放出可能な黒鉛質炭素である大阪ガスケミカル株
式会社（以下、大阪ガスケミカルという。）製のＭＣＭ
Ｂ（商品名）粉末や、非晶質炭素である呉羽化学工業株
式会社（以下、呉羽化学という。）製カーボトロンＰ
（商品名）粉末９２重量部に結着剤として８重量部のポ
リフッ化ビニリデンを添加し、これに分散溶媒のＮ−メ
チル−２−ピロリドンを添加、混練したスラリを、厚さ
１０μｍの圧延銅箔（負極集電体）の両面に塗布した。
このとき、負極板長寸方向の一方の側縁に幅５０ｍｍの
未塗布部を残した。その後乾燥、プレス、裁断して幅３
０５ｍｍ、後述する所定長さ及び負極活物質塗布部所定
厚さの帯状の負極板を得た。負極活物質層の空隙率はい
ずれも３５±２％とした。負極板のスラリ未塗布部に正
極板と同様に切り欠きを入れ、切り欠き残部をリード片
とした。また、隣り合うリード片を２０ｍｍ間隔とし、
リード片の幅を１０ｍｍとした。

【００１４】＜電池の作製＞上記作製した帯状の正極板
と負極板とを、これら両極板が直接接触しないように厚
さ４０μｍ、幅３１０ｍｍのポリエチレン製セパレータ
を介して捲回した。このとき、捲回群（電極捲回群）の
最外周のセパレータは３層以上となるようにした。ま
た、正極板及び負極板のリード片（図１の符号９参照）
が、それぞれ捲回群の互いに反対側の両端面に位置する
ようにした。捲回中心となる軸芯は、例えばガラス繊維
をフィラーとして分散混入させたポリプロピレン等の電
気的絶縁性を有する樹脂で形成されており、直径１４ｍ
ｍ、内径８ｍｍの中空管である。捲回群径は、正極板、
負極板、セパレータの長さ及び正極板、負極板の厚さを
調整し、６３±０．５ｍｍとした。なお、捲回群には帯
状の正極板及び負極板が４０回以上捲回されている。

【００１５】図１に示すように、正極板から導出されて
いるリード片９を変形させ、その全てを、軸芯１１のほ
ぼ延長線上にある極柱（正極外部端子１）周囲から一体
に張り出している鍔部７周面付近に集合、接触させた
後、リード片９と鍔部７周面とを超音波溶接してリード
片９を鍔部７周面に接続し固定した。また、負極外部端
子１’と負極板から導出されているリード片９との接続
操作も、正極外部端子１と正極板から導出されているリ
ード片９との接続操作と同様に行った。

【００１６】その後、正極外部端子１及び負極外部端子
１’の鍔部７周面全周に絶縁被覆８を施した。この絶縁
被覆８は、捲回群６外周面全周にも及ぼした。絶縁被覆
８には、基材がポリプロピレンで、その片面にヘキサメ
タアクリレートからなる粘着剤を塗布した粘着テープを
用いた。この粘着テープを鍔部７周面から捲回群６外周
面に亘って少なくとも１周以上巻いて絶縁被覆８とし
た。電池容器５の外径は６７ｍｍ、内径は６６ｍｍであ
る。なお、本実施形態の電池容器５の内径６６ｍｍは捲
回群６の平均直径６３ｍｍに対し、概ね１．０５倍であ
る。

【００１７】そして、アルミナ製で円盤状電池蓋４裏面
と当接する部分の厚さ２ｍｍ、内径１６ｍｍ、外径２５
ｍｍの第２のセラミックワッシャ３’を、図１に示すよ
うに、先端が正極外部端子１を構成する極柱、先端が負
極外部端子１’を構成する極柱にそれぞれ嵌め込んだ。
また、アルミナ製で厚さ２ｍｍ、内径１６ｍｍ、外径２
８ｍｍの平板状の第１のセラミックワッシャ３を電池蓋
４に載置し、正極外部端子１、負極外部端子１’をそれ
ぞれ第１のセラミックワッシャ３に通した。その後、電
池蓋４周端面を電池容器５開口部に嵌合し、双方の接触
部全域をレーザ溶接した。このとき、正極外部端子１、
負極外部端子１’は、電池蓋４の中心に形成された穴を
貫通して電池蓋４外部に突出している。そして、図１に
示すように、第１のセラミックワッシャ３、金属製ナッ
ト２底面よりも平滑な金属ワッシャ１４を、この順に正
極外部端子１、負極外部端子１’にそれぞれ嵌め込ん
だ。なお、電池蓋４には電池の内圧上昇に応じて開裂す
る開裂弁１０が設けられている。開裂弁１０の開裂圧
は、１．３×１０^６〜１．８×１０^６Ｐａとした。

【００１８】次いで、ナット２を正極外部端子１、負極
外部端子１’にそれぞれ螺着し、第２のセラミックワッ
シャ３’、第１のセラミックワッシャ３、金属ワッシャ
１４を介して電池蓋４を鍔部７とナット２の間で締め付
けにより固定した。このときの締め付けトルク値は５Ｎ
・ｍとした。なお、締め付け作業が終了するまで金属ワ
ッシャ１４は回転しなかった。この状態で、電池蓋４裏
面と鍔部７の間に介在させたゴム（ＥＰＤＭ）製Ｏリン
グ１６の圧縮により電池容器５内部の発電要素は外気か
ら遮断される。

【００１９】その後、電池蓋４に設けた注液口１５から
電解液を所定量電池容器５内に注入し、その後注液口１
５を封止することにより円筒形リチウムイオン電池２０
を完成させた。

【００２０】電解液には、エチレンカーボネートとジメ
チルカーボネートとジエチルカーボネートの体積比１：
１：１の混合溶液中へ６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰ
Ｆ_６）を１モル／リットル溶解したものを用いた。な
お、円筒形リチウムイオン電池２０には、電池容器５の
内圧の上昇に応じて電流を遮断する電流遮断機構は設け
られていない。

【００２１】次に、本実施形態に従って作製した円筒形
リチウムイオン電池２０の実施例について説明する。ま
ず、実施例の正極板及び負極板を次のように作製した。

【００２２】＜正極板＞ [正極板Ｃ−１] 正極活物質に日本化学工業株式会社
（以下、日本化学という。）製セルシードＣ−１０（商
品名）を用いたコバルト酸リチウムとし、正極集電体を
含んだ電極厚さ１９５μｍ、長さ６３６ｃｍの正極板を
作製した（以下、この正極板を正極板Ｃ−１とい
う。）。このときの正極活物質合剤層のかさ密度は２．
７７ｇ／ｃｍ^３とした。 [正極板Ｃ−２] 正極活物質に日本化学製セルシードＣ
−１０を用いたコバルト酸リチウムとし、正極集電体を
含んだ電極厚さ１９９μｍ、長さ６２９ｃｍの正極板を
作製した（以下、この正極板を正極板Ｃ−２とい
う。）。このときの正極活物質合剤層のかさ密度は２．
７７ｇ／ｃｍ^３とした。 [正極板Ｍ−１] 正極活物質を三井金属株式会社（以
下、三井金属という。）製のマンガン酸リチウムとし、
正極集電体を含んだ電極厚さ２４０μｍ、長さ６２０ｃ
ｍの正極板を作製した（以下、この正極板を正極板Ｍ−
１という。）。このときの正極活物質合剤層のかさ密度
は２．６１ｇ／ｃｍ^３とした。 [正極板Ｍ−２] 正極活物質を三井金属製のマンガン酸
リチウムとし、正極集電体を含んだ電極厚さ２４３μ
ｍ、長さ６１８ｃｍの正極板を作製した（以下、この正
極板を正極板Ｍ−２という。）。このときの正極活物質
合剤層のかさ密度は２．６１ｇ／ｃｍ^３とした。

【００２３】＜負極板＞ [負極板Ｂ−１] 黒鉛質炭素として、大阪ガスケミカル
製のＭＣＭＢを用い、負極集電体を含んだ電極厚さ１７
３μｍ、長さ６５４ｃｍの負極板を作製した（以下、こ
の負極板を負極板Ｂ−１という。）。このときの負極活
物質合剤層のかさ密度は１．３５ｇ／ｃｍ^３とした。 [負極板Ｂ−２] 黒鉛質炭素として、大阪ガスケミカル
製のＭＣＭＢを用い、負極集電体を含んだ電極厚さ１４
１μｍ、長さ６３８ｃｍの負極板を作製した（以下、こ
の負極板を負極板Ｂ−２という。）。このときの負極活
物質合剤層のかさ密度は１．３５ｇ／ｃｍ^３とした。 [負極板Ｐ−１] 非晶質炭素として、呉羽化学製カーボ
トロンＰを用い、負極集電体を含んだ電極厚さ１７５μ
ｍ、長さ６４７ｃｍの負極板を作製した（以下、この負
極板を負極板Ｐ−１という。）。このときの負極活物質
合剤層のかさ密度は０．９８ｇ／ｃｍ^３とした。 [負極板Ｐ−２] 非晶質炭素として、呉羽化学製カーボ
トロンＰを用い、負極集電体を含んだ電極厚さ１４０μ
ｍ、長さ６３６ｃｍの負極板を作製した（以下、この負
極板を負極板Ｐ−２という。）。このときの負極活物質
合剤層のかさ密度は０．９８ｇ／ｃｍ^３とした。

【００２４】＜構成＞以下、各々の実施例の電池仕様を
記す。なお、各実施例において、軸芯１１とセパレータ
との固定には、いずれもアクリル系粘着テープを使用し
た。

【００２５】（実施例１）下表１に示すように、正極板
Ｍ−２、負極板Ｐ−２を組み合わせ、長さ方向の引っ張
り強度１．８×１０^８Ｐａ（Ｎ／ｍ^２）の帯状のセパレ
ータを用い、図２に示すように、正極板３１と負極板３
２との間にセパレータ３３を介して捲回し、捲回群６の
最外周のセパレータ３３を３層とした電池２０を作製し
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】（実施例２）表１に示すように、正極板Ｍ
−２、負極板Ｐ−２を組み合わせ、長さ方向の引っ張り
強度１．８×１０^８Ｐａの帯状のセパレータを用い、図
３に示すように、正極板３１と負極板３２との間にセパ
レータ３３を介して捲回し、捲回群６の最外周のセパレ
ータ３３を５層とした電池２０を作製した。（実施例３）表１に示すように、正極板Ｃ−１、負極板
B−１を組み合わせ、それ以外は上述した実施例１と同
様に電池２０を作製した。（実施例４）表１に示すように、正極板M−１、負極板
Ｂ−２を組み合わせ、それ以外は実施例１と同様に電池
２０を作製した。（実施例５）表１に示すように、正極板Ｃ−２、負極板
Ｐ−１を組み合わせ、それ以外は実施例１と同様に電池
２０を作製した。（実施例６）表１に示すように、正極板Ｃ−１、負極板
Ｂ−１を組み合わせ、それ以外は実施例１と同様に電池
２０を作製した。（実施例７）表１に示すように、正極板Ｍ−２、負極板
Ｐ−２を組み合わせ、長さ方向の引っ張り強度２．２×
１０^８Ｐａの帯状のセパレータを用い、図２に示すよう
に、正極板３１と負極板３２との間にセパレータ３３を
介して捲回し、捲回群６の最外周のセパレータ３３を３
層とした電池２０を作製した。

【００２８】＜比較例の構成＞また、以上の実施例と比
較するために、以下の比較例の円筒形リチウムイオン電
池を併せて作製した。

【００２９】（比較例１）表１に示すように、正極板Ｍ
−２、負極板Ｐ−２を組み合わせ、長さ方向の引っ張り
強度１．８×１０^８Ｐａの帯状のセパレータを用い、図
４に示すように、正極板３１と負極板３２との間にセパ
レータ３３を介して捲回し、捲回群６の最外周のセパレ
ータ３３を１層とし、更にその外周に、厚さ５０μｍ、
幅２８０ｍｍのポリプロピレン製粘着テープ３４を巻き
付けた電池を作製した。テープの粘着剤はアクリル系粘
着剤である。（比較例２）表１に示すように、正極板Ｍ−２、負極板
Ｐ−２を組み合わせ、長さ方向の引っ張り強度１．８×
１０^８Ｐａの帯状のセパレータを用い、図５に示すよう
に、正極板３１と負極板３２との間にセパレータ３３を
介して捲回し、捲回群６の最外周のセパレータ３３を２
層とした電池を作製した。（比較例３）表１に示すように、正極板Ｍ−２、負極板
Ｐ−２を組み合わせ、長さ方向の引っ張り強度１．８×
１０^８Ｐａの帯状のセパレータを用い、図６に示すよう
に、正極板３１と負極板３２との間にセパレータ３３を
介して捲回し、捲回群６の最外周のセパレータ３３を１
層とした電池を作製した。

【００３０】＜試験・評価＞ [試験]次に、以上のように作製した実施例及び比較例の
各電池について、２５±３°Ｃにて、４．２Ｖ定電圧、
電流制限（上限）３０Ａ、５時間の充電の後、３０Ａ定
電流、終止電圧２．５Ｖの条件で放電し、初期放電容量
を計測した。

【００３１】その後、電池温度を６０±３°Ｃまで加温
し、環境温度６０±３°Ｃにて、４．２Ｖ定電圧、電流
制限（上限）６０Ａ、３時間の充電、０．５時間休止の
後、６０Ａ定電流、終止電圧２．５Ｖの条件で放電、
０．５時間休止する充放電サイクルを繰り返し、２００
サイクル時点での放電容量を計測し、初期放電容量に対
する放電容量維持率を求めた。

【００３２】また、作製した各電池について、２５±３
°Ｃにて３０Ａ定電流で連続的に充電する、いわゆる過
充電試験を実施し、開裂弁１０の開裂及び内部ガス噴出
後の電池重量を計量して過充電前の電池重量に対する割
合（百分率）を求めた。過充電時の現象が穏やかでない
場合には、内容物（例えば、活物質粉末等）もガスと同
時に電池外に噴出されるので、現象発現後の電池重量は
軽くなる。更に、現象発現後の電池外観について目視に
より観察した。

【００３３】[試験結果] 下表２にこれら一連の試験の
試験結果を示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】[評価]表１及び表２に示すように、比較例
２及び比較例３の電池のように、最外周のセパレータ３
３が３層未満の電池では、３層以上の実施例の各電池に
比べ放電容量維持率、換言すれば、サイクル寿命が大き
く低下することが分かる。また、セパレータ３３を１層
としその外周に粘着テープを巻き付けた比較例１の電池
では、放電容量維持率は実施例の各電池に遜色ないもの
の、過充電試験の結果、電池重量が５７％と大きく低下
し、また、電池の外観に容器の膨れが見られたことか
ら、安全性が低下していることが分かる。従って、サイ
クル寿命及び安全性双方を満たすには、捲回群６の最外
周のセパレータ３３は３層以上とする必要があることが
分かる。

【００３６】また、実施例７の電池のように、セパレー
タ３３の引っ張り強度が２×１０^８Ｐａを超えると、放
電容量維持率の点では他の実施例に遜色ないものの、過
充電後の電池重量に若干の低下が認められた。従って、
安全性をより高めるためには、セパレータ３３の引っ張
り強度を２×１０^８Ｐａ以下とすることが好ましいこと
が分かる。

【００３７】更に、実施例の各電池の中でも、正極活物
質にコバルト酸リチウムを用いた電池よりもマンガン酸
リチウムを用いた電池の方が、また、負極活物質に黒鉛
質炭素を用いた電池よりも非晶質炭素を用いた電池の方
が、過充電後の電池重量の低下が小さく（電池異常時の
電池の挙動が穏やかで）、より安全性に優れていること
が分かる。正極活物質にマンガン酸リチウムを用い、負
極活物質に非晶質炭素を用いた実施例１、２の電池は、
過充電後の電池重量の減少が最も少なく、安全性に優れ
ることが分かる。

【００３８】以上のように、本実施形態の円筒形リチウ
ムイオン電池２０は、高容量、高出力でありながらも、
安全性に優れ、かつ、長寿命であるので、特にＥＶ用の
電源としてふさわしい。

【００３９】なお、本実施形態では、ＥＶ搭載用の大形
二次電池について例示したが、実質容量３０Ａｈ以上の
電池であれば、電池の用途や大きさには限定されないこ
とはいうまでもない。また、有底筒状容器（缶）に電池
上蓋がカシメによって封口されている構造の円筒形リチ
ウムイオン電池にも本発明の適用が可能である。

【００４０】更に、本実施形態では、電流遮断機構を備
えない円筒形リチウムイオン電池について例示したが、
本発明は電流遮断機構を備えた電池に適用するようにし
てもよい。このようにすれば、車両衝突事故等の異常時
に電気系の電流遮断機構が作動しなくても機械系の開裂
弁１０等の内圧低減機構が作動するので、車載電池のよ
り高い安全性が確保される。

【００４１】また、本実施形態では、絶縁被覆８に、基
材がポリプロピレンで、その片面にヘキサメタアクリレ
ートからなる粘着剤を塗布した粘着テープを用いたが、
これに限定されるものではなく、例えば、基材がポリイ
ミドやポリエチレン等のポリオレフィンで、その片面又
は両面にヘキサメタアクリレートやブチルアクリレート
等のアクリル系粘着剤を塗布した粘着テープや、粘着剤
を塗布しないポリオレフィンやポリイミドからなるテー
プ等を好適に使用することができる。

【００４２】更に、本実施形態では、リチウムイオン電
池用の正極にコバルト酸リチウムやマンガン酸リチウ
ム、負極に黒鉛質炭素や非晶質炭素、電解液にエチレン
カーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボ
ネートの体積比１：１：１の混合液中へ６フッ化リン酸
リチウムを１モル／リットル溶解したものを用いたが、
本発明の電池の製造方法には特に制限はなく、また結着
剤、負極活物質、非水電解液も通常用いられているいず
れのものも使用可能である。ＥＶ用途向け高容量、高出
力の電池で、かつ安全性を確実に確保するためには、正
極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物やリチウ
ム・ニッケル複合酸化物を用いるよりも、リチウムマン
ガン複酸化物であるマンガン酸リチウムを用いることが
より望ましい。

【００４３】また、本実施形態ではポリフッ化ビニリデ
ンを結着剤として使用したが、リチウムイオン電池用極
板活物質結着剤としては、テフロン、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴ
ム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセ
ルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、
アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、
フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン等の重合体及び
これらの混合体等を用いてもよい。

【００４４】更に、本実施形態に示した以外のリチウム
二次電池用正極活物質としては、リチウムを挿入・脱離
可能な材料であり、予め十分な量のリチウムを挿入した
リチウムマンガン複酸化物が好ましく、スピネル構造を
有したマンガン酸リチウムや、結晶中のマンガンやリチ
ウムの一部をそれら以外の元素で置換又はドープした材
料を使用してもよい。また、リチウムとマンガンとの原
子比が化学量論比からずれた活物質を使用しても本実施
形態と同様の効果を得ることができる。

【００４５】また更に、本実施形態に示した以外のリチ
ウムイオン電池用負極活物質を使用しても本発明の適用
は制限されない。例えば、天然黒鉛や、人造の各種黒鉛
材、コークスなどの炭素質材料等を使用してもよく、そ
の粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状
等、特に制限されるものではない。

【００４６】また、電解液としては、一般的なリチウム
塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した電解液を使
用してもく、リチウム塩や有機溶媒にも特に制限される
ものではない。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌ
Ｏ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ
（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ
等やこれらの混合物を用いることができる。

【００４７】そして、本実施形態以外の非水電解液有機
溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、エチルメチルカーボネート、ビニレンカーボ
ネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキ
シエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、
１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソ
ラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラ
ン、アセトニトリル、プロピオニトリル等又はこれら２
種類以上の混合溶媒を用いることができ、更に、混合配
合比についても限定されるものではない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電池異常時に電極捲回群内部で急激に発生するガスを速
やかに電池上部方向へ案内することができると共に、電
極捲回群の緊束力を保持することができるので、電極捲
回群のサイズの大きい高容量・高出力の電池において、
安全性を確保することができるとと共に、長いサイクル
寿命を確保することができる、という効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な実施の形態のＥＶ搭載用円
筒形リチウムイオン電池の縦断面図である。

【図２】実施例の円筒形リチウムイオン電池の捲回群の
横断面図であり、捲回群の最外周にセパレータが３層捲
回された構造を示す図である。

【図３】他の実施例の円筒形リチウムイオン電池の捲回
群の横断面図であり、捲回群の最外周にセパレータが５
層捲回された構造を示す図である。

【図４】比較例の円筒形リチウムイオン電池の捲回群の
横断面図であり、捲回群の最外周にセパレータが１層捲
回され、更に、テープが巻き付けられた構造を示す図で
ある。

【図５】他の比較例の円筒形リチウムイオン電池の捲回
群の横断面図であり、捲回群の最外周にセパレータが２
層捲回された構造を示す図である。

【図６】別の比較例の円筒形リチウムイオン電池の捲回
群の横断面図であり、捲回群の最外周にセパレータが１
層捲回された構造を示す図である。

【符号の説明】

５電池容器６捲回群（電極捲回群）７鍔部９リード片１０開裂弁１１軸芯２０円筒形リチウムイオン電池３１正極板３２負極板３３セパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木克典東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号新神戸電機株式会社内 (72)発明者弘中健介東京都中央区日本橋本町二丁目８番７号新神戸電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H029 AJ05 AJ12 AK03 AL06 AL07 AM03 AM07 BJ02 BJ14 CJ07 CJ22 DJ02 DJ04 DJ07 DJ18 HJ00 HJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極集電体に充放電によりリチウムを放
出・収容可能な正極活物質を塗着した帯状の正極と、負
極集電体に充放電によりリチウムを収容・放出可能な負
極活物質を塗着した帯状の負極とが、リチウムイオンが
通過可能な帯状のセパレータを介して軸芯の回りに捲回
された電極捲回群を備え、前記電極捲回群が円筒形電池
容器内で支持又は固定された構造の円筒形リチウムイオ
ン電池において、前記電池容器の内径は前記電極捲回群
の直径の１．０３倍以上であり、前記電極捲回群の最外
周にセパレータが３層以上捲回されたことを特徴とする
円筒形リチウムイオン電池。
【請求項２】前記セパレータの引っ張り強度は、２×
１０^８Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１に記載
の円筒形リチウムイオン電池。
【請求項３】前記正極活物質は、リチウムマンガン複
酸化物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の円筒形リチウムイオン電池。
【請求項４】前記負極活物質は、非晶質炭素であるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の円筒形リチウムイオン電池。