JP2001203001A

JP2001203001A - 非水電解質電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001203001A
Application number: JP2000013958A
Authority: JP
Inventors: Masami Miyake; 正美三宅
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】内部短絡の発生が防止されて優れた信頼性を
有するとともに、生産性の向上を図る。【解決手段】負極集電体８上に負極活物質層９が形成
されてなる負極１と、正極集電体１０上に正極活物質層
１１が形成されてなる正極２とが、少なくとも非水電解
質を介在して積層されてなり、上記負極１及び上記正極
２は、当該負極集電体８及び当該正極集電体１０の周縁
部に存在するばりの突出方向が略同一となるように積層
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負極及び正極を積
層してなる電池素子を有する非水電解質電池及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、電子機器
の高性能化、小型化、ポータブル化が進んでいる。これ
ら電子機器に使用される電池に対しても、高エネルギー
密度化が要求されていることから、非水電解質電池の研
究・開発が盛んに進められている。例えば、正極材料に
リチウムコバルト酸化物を用い、負極材料にリチウムを
吸蔵及び放出可能な炭素材料を用いたリチウムイオン二
次電池が商品化され、カムコーダ、携帯電話、及びノー
ト型パソコン等の各種携帯用電子機器に採用されてい
る。

【０００３】例えば、リチウムイオン二次電池において
は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の微多孔性のポリ
オレフィン樹脂フィルムよりなるセパレータを介して正
極と負極とが積層されて積層体とされ、この積層体が長
手方向に巻回されて電極素子を形成している。

【０００４】正極と負極との間にセパレータを介在させ
ることによって、正極と負極との物理的接触を防止し、
内部短絡の発生が防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セパレ
ータが配されているとしても、非水系二次電池において
は、内蔵されている正極と負極とが接触して短絡を生じ
るいわゆる内部短絡を生じる虞がある。

【０００６】何らかの理由により内部短絡が生じると、
電池内部の温度が上昇することがある。電池内部の温度
が上昇すると、充電状態にある正極活物質から酸素が発
生しやくすくなり、電解液やセパレータ、電極箔等にお
いて酸化反応が起きる虞がある。また、高エネルギー密
度であるために急激に温度上昇が生じ、周囲の電気部品
に影響を与えることがあった。

【０００７】そこで、こういった場合の電池の信頼性の
確保のために、様々な内部短絡を防止する手段や、内部
短絡の拡大を抑える手段が考案されている。しかし、こ
れらの手段は何れも電池内の部品点数を増加させるた
め、複雑な構造とならざるを得ない。そのため、生産性
及びコストに問題があり、量産性に劣るといった不都合
があった。

【０００８】また、このような手段は、電池の内部短絡
を防止するための根本的な改善策としては不十分なもの
であった。

【０００９】そこで本発明はこのような従来の実状に鑑
みて提案されたものであり、内部短絡の発生が防止され
て優れた信頼性を有するとともに、生産性に優れた非水
電解質電池及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる非水電解質電池は、負極集電体上
に負極活物質層が形成されてなる負極と、正極集電体上
に正極活物質層が形成されてなる正極とが、少なくとも
非水電解質を介在して積層されてなり、上記負極及び上
記正極は、当該負極集電体及び当該正極集電体の周縁部
に存在するばりの突出方向が略同一となるように積層さ
れていることを特徴とする。

【００１１】以上のように構成された非水電解質電池で
は、負極に存在するばりの先端と正極に存在するばりの
先端とが突き合わされて配されることがないため、負極
のばりの先端と正極のばりの先端との距離が近接するこ
となく、ばり同士の接触を防止する。

【００１２】また、本発明にかかる非水電解質電池の製
造方法は、少なくとも負極集電体を有する負極原反及び
少なくとも正極集電体を有する正極原反を所定の形状に
切断して負極及び正極とする電極作製工程と、上記電極
作製工程で得られた上記正極と上記負極とを積層する積
層工程とを有し、上記積層工程において、上記電極作製
工程において負極集電体及び正極集電体の周縁部に形成
されるばりの突出方向が略同一となるように、上記負極
と上記正極とを積層することを特徴とする。

【００１３】上述したような本発明にかかる非水電解質
電池の製造方法では、電極原反を切断して電極とする際
に電極の周縁部に形成されるばりの突出方向を揃えて電
極を積層することによって、部品点数を増やすことな
く、内部短絡の発生が抑えられた非水電解質電池を容易
に作製することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる非水電解質
電池の具体的な実施の形態について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

【００１５】本実施の形態にかかる非水電解質電池は、
図１及び図２に示すように、帯状の負極１と、帯状の正
極２と、負極１と正極２との間に配されたセパレータ３
とを備える。

【００１６】そして、この非水電解質電池は、負極１と
正極２とがセパレータ３を介して積層されるとともに長
手方向に巻回された巻層体４が、非水電解質とともに図
３に示すような電池容器５に収容されている。そして、
負極１には負極端子６が、正極２には正極端子７がそれ
ぞれ接続されている。

【００１７】負極１は、図４に示すように、負極集電体
８と負極集電体８の両主面上に形成された負極活物質層
９とからなる。そして、負極集電体８の負極活物質層９
が形成されていない部分に負極端子６が接続されてい
る。

【００１８】正極２は、図５に示すように、正極集電体
１０と正極集電体１０の両主面上に形成された正極活物
質層１１とからなる。そして、正極集電体１０の正極活
物質層１１が形成されていない部分に正極端子７が接続
されている。

【００１９】以下、負極１と正極２とをまとめて電極と
称し、負極集電体８と正極集電体１０とをまとめて集電
体と称し、負極活物質層９と正極活物質層１１とをまと
めて活物質層と称する。

【００２０】ところで、集電体の周縁部には、図３及び
図４に示すように、電極の主面に対して略垂直方向に突
出している薄いぎざぎざしたひれ状の金属片、いわゆる
ばりが存在している。詳細は後述するが、電極の作製工
程上、ばりの発生は不可避である。

【００２１】本発明を適用された非水電解質電池では、
図２における円Ａ部分を拡大した図である図６に示すよ
うに、負極１及び正極２に存在するばりの突出方向が電
極の主面に対して略同一方向となるように、セパレータ
３を介して負極１及び正極２が積層されている。さら
に、図１における円Ｂ部分を拡大した図である図７に示
すように、巻層体４は、セパレータ３を介して積層され
た負極１及び正極２を、ばりの突出方向が外周側となる
ように長手方向に多数回巻回されてなる。

【００２２】図６に示すように、負極１及び正極２を積
層する際にばりの突出方向が揃えられるため、負極のば
りと正極のばりとの距離が一定以上狭められることがな
く、負極１と正極２との接触が極めて起こり難い状態と
なっている。したがって、ばりがセパレータ３を損傷し
て、内部短絡を生じる危険性を著しく低下させることが
できる。

【００２３】一方、負極１及び正極２を積層する際にば
りの突出方向が突き合わされて積層されると、図８に示
すように、ばりの先端同士がセパレータ３を介して突き
合わされて配される場合がある。このとき、負極１のば
りの先端と正極２のばりの先端との距離が近接し、互い
の接触を引き起こしやすくなる。すなわち、負極１のば
りと正極２のばりとがセパレータ３を突き破って接触し
て、内部短絡を引き起こす虞がある。また、ばりは先端
が鋭く形成されているため、ばり同士が突き合わされた
部分におけるセパレータ３には過剰な圧力がかかり、ば
りがセパレータ３を損傷することがある。この結果、負
極１と正極２とが接触して内部短絡を引き起こす虞があ
る。

【００２４】また、本実施の形態にかかる非水電解質電
池では、負極１、セパレータ３、正極２がばりの突出方
向が外周側となるように積層され、巻回されている。積
層された負極１、セパレータ３及び正極２を、ばりの突
出方向を外周側として巻回することで、ばりの先端が外
周側を向くように放射状に分散される。このため、隣り
あうばりの先端同士の間隔が広くなり、ばりの突出方向
に形成されているセパレータ３の損傷を低減することが
できる。したがって、負極１と正極２との接触が抑えら
れ、内部短絡を生じにくくなる。

【００２５】一方、積層された負極１、セパレータ３及
び正極２を、ばりの突出方向が内周側とされて巻回する
と、図９に示すように、ばりの先端が巻層体の中心方向
へ集中する。すなわち、隣りあうばりの先端同士の間隔
が狭くなり、ばりの突出方向に形成されているセパレー
タ３が、ばりの先端によって損傷を受けやすい状態とさ
れている。したがって、ばりがセパレータ３を突き破っ
て内部短絡を引き起こす危険性が著しく高くなる虞があ
る。

【００２６】負極１は、負極活物質と結着剤とを含有す
る負極合剤を負極集電体８上に塗布、乾燥することによ
り負極活物質層９が形成されて作製される。上記負極集
電体８には、例えば銅箔等の金属箔が用いられる。

【００２７】リチウム一次電池又はリチウム二次電池を
構成する場合、負極材料としては、リチウム、リチウム
合金、又はリチウムをドープ、脱ドープできる材料を使
用することが好ましい。リチウムをドープ、脱ドープで
きる材料として、例えば、難黒鉛化炭素系材料やグラフ
ァイト系材料等の炭素材料を使用することができる。具
体的には、熱分解炭素類、コークス類、グラファイト
類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素
繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。上
記コークス類には、ピッチコークス、ニートルコーク
ス、石油コークス等がある。また、上記有機高分子化合
物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な
温度で焼成し炭素化したものを示す。

【００２８】上述した炭素材料のほか、リチウムをドー
プ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリ
ピロール等の高分子やＳｎＯ₂等の酸化物を使用するこ
ともできる。また、リチウム合金として、リチウム−ア
ルミニウム合金等を使用することができる。

【００２９】また、上記負極合剤の結着剤としては、通
常リチウムイオン電池の負極合剤に用いられている公知
の結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公
知の添加剤等を添加することができる。

【００３０】上記正極２は、正極活物質と結着剤とを含
有する正極合剤を正極集電体１０上に塗布、乾燥するこ
とにより正極活物質層１１が形成されて作製される。正
極集電体１０には例えばアルミニウム箔等の金属箔が用
いられる。

【００３１】正極活物質には、目的とする電池の種類に
応じて金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用い
ることができる。

【００３２】例えば、リチウム一次電池を構成する場
合、正極活物質としては、ＴｉＳ₂、ＭｎＯ₂、黒鉛、Ｆ
ｅＳ₂等を使用することができる。また、リチウム二次
電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ₂、
ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ₂、Ｖ₂Ｏ₅等の金属硫化物あるいは酸
化物を使用することができる。また、ＬｉＭ_xＯ₂（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を使用するこ
とができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金
属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このよ
うなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏ
Ｏ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（式中、０＜
ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができ
る。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生で
き、エネルギー密度的に優れた正極活物質となる。特
に、大容量を得られるという点から、正極活物質として
スピネル型結晶構造を有するマンガン酸化物又はリチウ
ムマンガン複合酸化物を用いることが好ましい。正極２
には、これらの正極活物質の複数種をあわせて使用して
もよい。

【００３３】また、上記正極合剤の結着剤としては、通
常、電池の正極合剤に用いられている公知の結着剤を用
いることができるほか、上記正極合剤に導電剤等、公知
の添加剤を添加することができる。

【００３４】セパレータ３は、正極２と負極１との間に
配され、正極２と負極１との物理的接触による短絡を防
止する。このセパレータ３としては、ポリエチレンフィ
ルム、ポリプロピレンフィルム等の微孔性ポリオレフィ
ンフィルムが用いられる。

【００３５】非水電解質は、電解質塩を非水溶媒に溶解
して調製される。

【００３６】電解質塩としては、通常、電池電解液に用
いられている公知の電解質塩を使用することができる。
具体的には、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、Ｌ
ｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、
ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＳｉＦ₆
等のリチウム塩を挙げることができる。その中でも特に
ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄が酸化安定性の点から望ましい。

【００３７】このような電解質塩は、非水溶媒中に０．
１ｍｏｌ／ｌ〜３．０ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解されてい
ることが好ましい。さらに好ましくは、０．５ｍｏｌ／
ｌ〜２．０ｍｏｌ／ｌである。

【００３８】また、非水溶媒としては、従来より非水電
解液に使用されている種々の非水溶媒を使用することが
できる。例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等の環
状炭酸エステルや、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル等の鎖
状炭酸エステル、プロピオン酸メチルや酪酸メチル等の
カルボン酸エステル、γ−ブチルラクトン、スルホラ
ン、２−メチルテトラヒドロフランやジメトキシエタン
等のエーテル類等を使用することができる。これらの非
水溶媒は単独で使用してもよく、複数種を混合して使用
してもよい。その中でも特に、酸化安定性の点からは、
炭酸エステルを用いることが好ましい。

【００３９】以上のような構成の非水電解質電池は、ば
りの突出方向を略同一とされて、負極１及び正極２がセ
パレータ３を介して積層されている。このため、ばりの
先端同士が突き合わされてセパレータ３を突き破ること
により生ずる内部短絡を、ほぼ完全に抑えることができ
る。また、電池の外部から圧力が加わった場合にも、ば
りの突出方向がランダムとされた従来の電池と比較し
て、内部短絡を生じにくい。

【００４０】さらに、ばりの突出方向を略同一とされて
積層された負極１、セパレータ３、正極２が、ばりの突
出方向が外周側となるように巻回されて巻層体４をなし
ている。このため、ばりの突出方向が分散され、セパレ
ータ３はばりの先端による損傷を受けにくくなり、内部
短絡の発生を抑えることができる。

【００４１】そして、このような非水電解質電池は、次
のようにして製造される。

【００４２】先ず、集電体となる例えば金属箔上に活物
質層を形成することにより、電極原反を作製する。負極
原反は、負極集電体８となる例えば銅箔等の金属箔上
に、負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤を均一に
塗布、乾燥して負極活物質層９を形成されることにより
作製される。上記負極合剤の結着剤としては、公知の結
着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知の
添加剤等を添加することができる。正極原反は、正極集
電体１０となる例えばアルミニウム箔等の金属箔上に、
正極活物質と結着剤とを含有する正極合剤を均一に塗
布、乾燥して正極活物質層１１を形成されることにより
作製される。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結
着剤を用いることができるほか、上記正極合剤に公知の
添加剤等を添加することができる。

【００４３】次に、負極原反及び正極原反を帯状に切断
して、負極１及び正極２を作製する。電極原反を切断す
る方法としては、従来公知のいかなる方法も適用するこ
とが可能である。このとき、電極の周縁部にはほぼ必然
的にばりが発生してしまう。ばりの発生は、以下のよう
にして説明される。

【００４４】電極は、例えば図１０に示すような切断装
置を用いて、集電体と集電体上に形成された活物質層と
を有するシート状の電極原反Ｔを所定の形状に切断する
ことにより作製される。

【００４５】この切断装置において、電極原反Ｔは、巻
出部のロール１２から巻出されて、スリット装置１３で
切断されて、複数状の帯状部材Ｗとなる。帯状部材Ｗ
は、モータ１４の作動により巻取リール１５により巻取
られる。各帯状部材Ｗは、例えばＤの幅で切断されてい
る。スリット装置１３は回転体１６と回転体１７とを備
えており、回転体１６と回転体１７とは、駆動部１８に
より反対方向に回転するようになっている。

【００４６】この回転体１６及び回転体１７は、それぞ
れに複数の丸刃１６ａと丸刃１７ａとを備えている。そ
して、回転体１６の有する丸刃１６ａの刃先側面に、回
転体１７の有する丸刃１７ａの刃先側面が所定の力で圧
接されるように、丸刃１６ａの刃先と丸刃１７ａとが所
定の量だけオーバーラップしている。そして、電極原反
Ｔは、送り方向ＦＷへ進行し、回転体１６と回転体１７
とに挟まれたときに、丸刃１６ａ及び丸刃１７ａに切断
されて、複数状の帯状部材Ｗとされ、巻取リール１５に
巻取られる。

【００４７】以上のようにして電極原反Ｔが切断される
際に、丸刃１６ａ又は丸刃１７ａの回転の方向にしたが
って、帯状部材Ｗの切り口端面、すなわち集電体の端部
において剪断力が働き、ばりが発生することになる。

【００４８】次に、以上のようにして得られる負極１と
正極２とを、例えば微多孔性ポリプロピレンフィルムか
らなるセパレータ３を介して積層し、積層体を形成す
る。

【００４９】このとき、負極集電体８及び正極集電体１
０の周縁部に形成されたばりの突出方向が、略同一とな
るようにして、負極１及び正極２を積層する。すなわ
ち、負極集電体８及び正極集電体１０の有するばりの互
いの先端がセパレータ３を介して突き合わされた状態と
ならないようにして、積層体が形成されることになる。

【００５０】次に、この積層体を、断面が略菱形状の巻
芯にセパレータ３を固定して、多数回巻回する。なお、
巻芯の形状及び個数は、巻層体４に弧状の曲線形状を付
与し、後述の工程において巻層体４の断面が略長円状と
されるならば、如何なる形状及び個数であっても構わな
い。

【００５１】次に、最外周に位置する負極集電体８であ
る銅箔の最終端部を、素子接着テープで固定する。さら
に、巻回した積層体から巻芯を抜き取り、直径方向に押
しつぶすことで、断面が略長円状の巻層体４を作製す
る。

【００５２】次に、このようにして作製された巻層体４
を、略扁平角型の電池容器５内に絶縁シートとともに収
容し、電解液注入口１８を有するステンレススチールの
天板をこの電池容器５にレーザー溶接して、蓋をする。

【００５３】次に、電解液注入口１９より非水電解液を
注入する。この非水電解液は、電解質を非水溶媒に溶解
させて調製される。

【００５４】最後に、電解液注入口１９に安全弁とし
て、ステンレス箔等からなる破裂板２０を破裂板ホルダ
２１で密封固定して、非水電解質電池を作製する。

【００５５】本手法によれば、電池内部品の部品点数を
増やしたり、複雑な工程を経ることなく、既存のシステ
ムを用いて内部短絡を防止した非水電解質電池を作製す
ることができる。すなわち、信頼性に優れた非水電解質
電池を、容易に且つ低コストにて作製することができ
る。

【００５６】なお、上述した実施の形態では、負極１と
正極２とをセパレータ３を介して積層し、これを巻回し
て巻層体４とした巻回型の電池素子を例に挙げて説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、負極１
と正極２とをセパレータ３を介して積層して巻回せずに
電池容器に収容した積層型の電池素子でも構わない。

【００５７】なお、上述した実施の形態では、負極１と
正極２との間にセパレータ３を介し、非水電解液を用い
た非水電解液電池を例に挙げて説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。例えば、セパレータを用
いることなく、導電性高分子化合物の単体あるいは混合
物を含有する高分子固体電解質を用いた固体電解質電池
や、膨潤溶媒を含有するゲル状の固体電解質を用いたゲ
ル状電解質電池についても適用可能である。

【００５８】上記の高分子固体電解質やゲル状電解質に
含有される導電性高分子化合物として具体的には、シリ
コン、アクリル、アクリロニトリル、ポリフォスファゼ
ン変性ポリマ、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレ
ンオキサイド、フッ素系ポリマ又はこれらの化合物の複
合ポリマや架橋ポリマ、変性ポリマ等が挙げられる。上
記フッ素系ポリマとしては、ポリ（ビニリデンフルオラ
イド）、ポリ（ビニリデンフルオライド−ｃｏ−ヘキサ
フルオロプロピレン）、ポリ（ビニリデンフルオライド
−ｃｏ−テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビニリデン
フルオライド−ｃｏ−トリフルオリエチレン）等が挙げ
られる。

【００５９】なお、上述した実施の形態では、金属箔上
に活物質層が形成されてなる電極原反を切断して電極と
した非水電解質電池の製造方法を例に挙げて説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、金属箔を
所定の形状に予め切断して集電体とし、その次に集電体
上に活物質層を形成するといった順序の製造方法でも構
わない。

【００６０】また、上述した実施の形態では、二次電池
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一次電池についても適用可能である。ま
た、本発明の電池は、円筒型、角型、コイン型、ボタン
型等、その形状については特に限定されることはなく、
また、薄型、大型等の種々の大きさにすることができ
る。

【００６１】

【実施例】次に、実施例について説明する。

【００６２】実施例正極は、次のようにして作製した。先ず、炭酸リチウム
と炭酸コバルトをＬｉ／Ｃｏ（モル比）＝１となるよう
に混合し、空気中で９００℃、５時間焼成して正極活物
質（ＬｉＣｏＯ₂）粉末を得た。

【００６３】このようにして得られたＬｉＣｏＯ₂粉末
を９５重量％と炭酸リチウムを５重量％とを混合して得
られた混合物を９１重量％、導電材としてグラファイト
を６重量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを３
重量％との割合で正極合剤を作製し、これをＮ−メチル
−２−ピロリドンに分散してスラリー状とした。

【００６４】得られたスラリー状の正極合剤を正極集電
体である帯状アルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥後、
ローラープレス機で圧縮成型して、正極の両面に正極活
物質層が形成された正極原反を作製した。

【００６５】この正極原反を幅４９ｍｍの帯状に切断し
た。このとき、正極集電体の長手方向両端に発生するば
りの突出方向が、略同一となるようにして正極原反を切
断した。

【００６６】この切断された正極原反に、正極集電体の
正極活物質層が形成されていないリード接続部に正極リ
ードを超音波溶接にて溶着して、正極を作製した。

【００６７】負極は、次のようにして作製した。先ず、
出発物質に石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能基
を１０％〜２０％導入（いわゆる酸素架橋）した後、不
活性ガス中１０００℃で焼成して、ガラス状炭素に近い
性質の難黒鉛化炭素材料を得た。

【００６８】この炭素材料（負極活物質）を９０重量％
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを１０重量％と
の割合で負極合剤を作製し、これをＮ−メチル−２−ピ
ロリドンに分散してスラリー状とした。

【００６９】このスラリー状の負極合剤を負極集電体で
ある帯状銅箔に両面に塗布し、乾燥後、ローラープレス
機で圧縮成型して、負極集電体の両面に負極活物質層が
形成された負極原反を作製した。

【００７０】この負極原反を幅５１ｍｍの帯状に切断し
た。このとき、負極の長手方向両端に発生するばりの突
出方向が、略同一となるようにして負極原反を切断し
た。

【００７１】この切断された負極原反に、負極集電体の
負極活物質層が形成されていないリード接続部に負極リ
ードを超音波溶接にて溶着して、負極を作製した。

【００７２】以上のようにして作製された負極及び正極
を、セパレータ、負極、セパレータ、正極の順に積層
し、積層体を作製した。この積層体において、正極及び
負極の長手方向両端部に存在するばりの突出方向は、電
極を積層する際に揃えられて略同一とした。セパレータ
は、厚み２０μｍのポリエチレンフィルムを使用した次
に、この積層体を、巻芯にセパレータを固定して、長手
方向に多数回巻回し、巻回し終えた後に巻芯を抜き取
り、押しつぶすことで断面が略長円状の巻層体を作製し
た。このとき、積層体の長手方向両端部に存在するばり
の突出方向が、外周側となるようにして積層体を巻回し
た。

【００７３】この正極リード及び負極リードが設けられ
た巻層体を、予め底部に絶縁シートが配された略扁平角
型の電池容器内に収容した。正極リードに正極端子を、
負極リードに負極端子をそれぞれ超音波溶接にて溶着し
た。

【００７４】次に、電解液注入口を有するステンレスの
天板を、この扁平角型の電池容器にレーザーにて溶接
し、蓋をした。

【００７５】この電解液注入口に、安全弁として厚さ５
μｍのステンレス箔の破裂板を破裂板ホルダにて密着固
定し、略扁平角型の非水電解質電池を作製した。

【００７６】以上のようにして作製された非水電解質電
池について充放電を行ったところ、６００ｍＡｈの放電
容量が得られ、良好な充放電を示した。

【００７７】比較例積層体を作製する際に、負極及び正極に存在するばりの
突出方向を揃えることなくランダムにして、すなわち、
ばりが突き合わされて積層されている部分が生じるよう
に積層体を作製したこと以外は、実施例と同様にして非
水電解質電池を作製した。

【００７８】以上のようにして作製された実施例及び比
較例の非水電解質電池をそれぞれ１００個作製し、ＯＣ
Ｖ（電圧降下）試験を行い、内部短絡の発生率を評価し
た。それぞれの非水電解質電池を充電電圧４．２Ｖで満
充電し、ＯＣＶ試験を行い、４．１Ｖ以上のものを良品
とし、４．１Ｖ未満のものを不良品とした。それぞれの
非水電解質電池の全個数のうち、良品の占める割合を良
品率として表１に示す。良品率が１００％に近いほど、
非水電解質電池作製時の内部短絡が抑えられて生産性に
優れることを表す。

【００７９】

【表１】

【００８０】以上の結果からも明らかなように、集電体
の周縁部に形成されるばりの突出方向を略同一として電
極を積層し、ばりの突出方向を外周側として巻回するこ
とで、ばりがセパレータを損傷することにより生ずる内
部短絡をほぼ完全に抑えることができることがわかる。

【００８１】一方、ばりの突出方向をランダムとする
と、良品率が低下することがわかる。このことは、セパ
レータを介してばりの先端が突き合わされた非水電解質
電池では、内部短絡を発生し易い傾向があることを示し
ている。

【００８２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、負極のばりと正極のばりとの先端同士が突
き合わされて配されることがないため、負極のばりと正
極のばりとの距離がほぼ一定に保たれる。このため、電
極の間に例えばセパレータを介している場合、セパレー
タが突き破られる危険性が極めて小となる。したがっ
て、本発明によれば、負極と正極との物理的接触、すな
わち内部短絡の発生が防止され、信頼性に優れた非水電
解質電池を提供することが可能である。

【００８３】また本発明の非水電解質電池の製造方法に
よれば、部品数を増やすことなく、既存のシステムを用
いて、内部短絡の発生を防止した非水電解質電池を容易
に提供することが可能である。したがって、本手法によ
れば、安全性に優れた非水電解質電池を提供するにあた
り、コストの低減及び生産性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる非水電解質電池の電極素子であ
る、巻層体の斜視図である。

【図２】図１に示す巻層体を破断線ＸからＸ’にかけて
切断した断面図である。

【図３】電池容器を示す斜視図である。

【図４】負極を示す斜視図である。

【図５】正極を示す斜視図である。

【図６】巻層体の構成を示す図であり、図２における円
Ａ部分を拡大して示す断面図である。

【図７】巻層体の構成を示す図であり、図１における円
Ｂ部分を拡大して示す模式図であ

【図８】ばりの突出方向を揃えずに負極、セパレータ及
び正極が積層された巻層体の一部を拡大して示す断面図
である。

【図９】ばりの突出方向が内周側とされた巻層体の一部
を拡大して示す斜視図である。

【図１０】電極の切断装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１正極、２負極、３セパレータ、４巻層体、８
負極集電体、９負極活物質層、１０正極集電体、
１１正極活物質層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H024 AA02 AA12 BB04 BB09 CC04 CC07 CC08 CC12 CC13 DD15 FF21 HH15 5H029 AJ14 AK03 AK05 AL06 AL07 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ03 BJ04 BJ14 BJ15 CJ04 CJ06 CJ07 DJ06 DJ12 DJ14 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負極集電体上に負極活物質層が形成され
てなる負極と、正極集電体上に正極活物質層が形成され
てなる正極とが、少なくとも非水電解質を介在して積層
されてなり、上記負極及び上記正極は、当該負極集電体及び当該正極
集電体の周縁部に存在するばりの突出方向が略同一とな
るように積層されていることを特徴とする非水電解質電
池。
【請求項２】上記負極集電体及び上記正極集電体は帯
状であり、少なくとも上記非水電解質を介して積層された上記負極
と上記正極とは、さらに、上記ばりの突出方向が外周側
となるように長手方向に巻回されていることを特徴とす
る請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項３】上記非水電解質は、非水溶媒中に電解質
塩が溶解されてなることを特徴とする請求項１記載の非
水電解質電池。
【請求項４】上記非水電解質は、マトリクス高分子中
に電解質塩が分散されてなる固体電解質であることを特
徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項５】上記固体電解質は、膨潤溶媒を含有し、
ゲル状であることを特徴とする請求項４記載の非水電解
質電池。
【請求項６】上記負極と上記正極との間に、セパレー
タが配されていることを特徴とする請求項１記載の非水
電解質電池。
【請求項７】少なくとも負極集電体を有する負極原反
及び少なくとも正極集電体を有する正極原反を所定の形
状に切断して負極及び正極とする電極作製工程と、上記電極作製工程で得られた上記正極と上記負極とを積
層する積層工程とを有し、上記積層工程において、上記電極作製工程において負極
集電体及び正極集電体の周縁部に形成されるばりの突出
方向が略同一となるように、上記負極と上記正極とを積
層することを特徴とする非水電解質電池の製造方法。
【請求項８】上記電極作製工程は、上記負極集電体上に負極活物質層を形成して上記負極原
反とし、上記正極集電体上に正極活物質層を形成して上
記正極原反とする活物質層形成工程と、上記活物質層形成工程で得られた上記負極原反及び上記
正極原反を所定形状に切断する切断工程とを有すること
を特徴とする請求項７記載の非水電解質電池の製造方
法。
【請求項９】上記電極作製工程は、上記負極集電体からなる上記負極原反及び上記正極集電
体からなる上記正極原反を所定形状に切断する切断工程
と、上記切断工程で切断された負極原反上に負極活物質層を
形成し、正極原反上に正極活物質層を形成する活物質層
形成工程とを有することを特徴とする請求項７記載の非
水電解質電池の製造方法。
【請求項１０】上記電極作製工程において、上記負極
原反及び上記正極原反を帯状に切断して上記負極及び上
記正極とし、上記積層工程において、上記電極作製工程で得られた帯
状の上記負極と上記正極とを積層してなる積層体を得、さらに、上記ばりの突出方向が外周側となるように、上
記積層体を長手方向に巻回する巻回工程を有することを
特徴とする請求項７記載の非水電解質電池の製造方法。
【請求項１１】上記積層工程において、マトリクス高
分子中に電解質塩が分散されてなる固体電解質を配する
ことを特徴とする請求項７記載の非水電解質電池の製造
方法。
【請求項１２】上記固体電解質は、膨潤溶媒を含有
し、ゲル状であることを特徴とする請求項７記載の非水
電解質電池の製造方法。
【請求項１３】上記積層工程において、上記負極と上
記正極との間にセパレータを配することを特徴とする請
求項７記載の非水電解質電池の製造方法。