JP2003123843A

JP2003123843A - 電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003123843A
Application number: JP2001310368A
Authority: JP
Inventors: Midori Saito; 緑斎藤; Tokuo Komaru; 篤雄小丸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電池容量の低下や、サイクル特性の劣化を防
止する。【解決手段】負極集電体１１上に負極合剤層１２が形
成された長尺状の負極６と、正極集電体１３上に正極合
剤層１４が形成された長尺状の正極７との間に、長尺状
のセパレータ８を介して積層された電池素子２と、電池
素子２の外周部に取り付けられ、充放電時に負極６と正
極７とが電池素子２の積層方向に近接離間するのを規制
するテープ部材３と、非水電解液と、電池素子２と非水
電解液とを封入する外装缶４とが備えられ、テープ部材
３が負極６と正極７とが近接離間する際の負極合剤層１
２及び正極合剤層１４の割れ、ひび、集電体１１、１３
からの剥がれを抑制することから、電池容量の低下や、
サイクル特性の劣化が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負極と正極との間
にセパレータを介して積層された電池素子を備えた電池
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年では、携帯電話やノート型パーソナ
ルコンピューター等のポータブル化された電子機器の普
及により、これら電子機器の記憶装置や駆動系等の電源
として電池の需要が高まっている。特に、エネルギー密
度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が要
求されている。このような二次電池としては、例えば鉛
蓄電池やニッケルカドミウム電池等の水系電解液二次電
池よりも高いエネルギー密度を有する非水電解質二次電
池、特に正極にコバルトリチウム等のリチウム含有複合
酸化物、負極に炭素材等を用いたリチウムイオン二次電
池等が知られている。

【０００３】このリチウムイオン二次電池には、ニッケ
ルカドミウム電池のように正極と負極との間にセパレー
タを介してスパイラル状に捲回した電池素子を円筒形の
電池缶等に挿入した筒型電池と、正極と負極との間にセ
パレータを介して積層させて矩形状に折り畳んだ電池素
子や、正極と負極との間にセパレータを介して積層させ
て扁平状に捲回した電池素子を角形の電池缶等に挿入し
た角型電池とがある。

【０００４】このうち角型電池は、パッケージ設計がし
易い等、電子機器への実装が有利であり、様々な電子機
器の電源として使用されている。このため、例えば携帯
電話等に用いられた場合、実装された角型電池は、毎日
充放電が繰り返されることから、高エネルギー密度の他
に、充放電サイクルを繰り返した後に電池特性が劣化し
ない高いサイクル特性が求められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、矩形状
に折り畳んだ電池素子や扁平状の電池素子を用いたリチ
ウムイオン二次電池では、電池を充放電した際に、電池
素子が膨張収縮することから、充放電を繰り返しによる
電池容量の劣化、すなわちサイクル特性の劣化が生じる
といった問題がある。

【０００６】具体的に、リチウムイオン二次電池では、
例えば正極活物質において充電されると、正極活物質よ
りリチウムイオンが放出されて、正極活物質の結晶格子
が収縮する。一方、正極活物質において放電されると、
正極活物質の結晶格子にリチウムイオンが挿入すること
から、正極活物質の結晶格子が膨張する。

【０００７】また、リチウムイオン二次電池では、負極
において充電されると、負極活物質の結晶格子にリチウ
ムイオンが挿入されて負極活物質の結晶格子が膨張す
る。一方、負極活物質において放電されると、負極活物
質よりリチウムイオンが放出されて、負極活物質の結晶
格子が収縮する。

【０００８】このため、リチウムイオン二次電池では、
例えば正極活物質にＬｉＣｏＯ２、負極活物質に黒鉛等
の炭素材料等を用いた場合、充放電時に起こる正負極の
膨張収縮が大きく、それぞれの活物質の結晶構造が歪ん
でしまうことから、クーロン効率の低下や、それぞれの
活物質が有する充放電容量が低下が生じて、電池容量が
低下するといった問題となった。

【０００９】また、このリチウムイオン電池おいて、正
極及び負極は、それぞれの活物質に混合された結合材に
よって、活物質の粒子間を結合させた活物質層となり、
この活物質層を箔状金属等の基板上に結合させた構造に
されている。このため、リチウムイオン二次電池では、
充放電時に起こる正負極の膨張収縮により、活物質の粒
子間の結合性が劣化して活物質層の割れやひび、基板か
らの剥がれ等が生じることから、活物質の粒子間や、活
物質層と基板との間の電子伝導性が低下して内部抵抗が
高くなってしまう。

【００１０】したがって、このリチウムイオン二次電池
では、内部抵抗の上昇によって充放電に関与できる活物
質が少なくなり、電池容量が低下することがあった。こ
のリチウムイオン二次電池では、充放電の繰り返しによ
り活物質層の割れ、ひび、基板からの剥がれが進みサイ
クル特性が劣化することがあった。

【００１１】そこで、本発明は、このような従来の実情
に鑑みて提案されたものであり、電池容量の低下及びサ
イクル特性の劣化を防止した電池及びその製造方法を提
供することを目的とする。

【００１２】

【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、本発明に係る電池は、負極基板上に負極活物質層
が形成された長尺状の負極と、正極基板上に正極活物質
層が形成された長尺状の正極との間に、絶縁性微多孔膜
からなる長尺状のセパレータを介して積層された電池素
子と、電池素子の外周部に取り付けられ、充放電時に負
極と正極とが電池素子の積層方向に近接離間するのを規
制する規制部材と、負極と正極との間でイオンを移動さ
せる電解質材と、電池素子と電解質材とを封入する外装
材とを備えられている。

【００１３】この本発明に係る電池では、電池素子の外
周部に取り付けられた規制部材によって、充放電時に負
極と正極とが電池素子の積層方向に近接離間することを
規制することから、負極と正極とが近接離間する際に生
じる負極活物質層及び正極活物質層の割れ、ひび、基板
からの剥がれが抑えられる。したがって、この電池で
は、正極活物質層内及び負極活物質層内における電子伝
導性が低下することなく内部抵抗の上昇が抑制されるこ
とから、電池容量の低下や、サイクル特性の劣化が防止
される。

【００１４】また、上述の目的を達成するために、本発
明に係る電池の製造方法は、負極基板上に負極活物質層
が形成された長尺状の負極と、正極基板上に正活物質層
が形成された長尺状の正極との間に、絶縁性微多孔膜か
らなる長尺状のセパレータを介して積層された電池素子
を形成する素子形成工程と、電池素子の外周部に、充放
電時に負極と正極とが電池素子の積層方向に近接離間す
るのを規制する規制部材を取り付ける規制部材取り付け
工程と、規制部材が取り付けられた電池素子を外装材に
挿入する素子挿入工程と、電池素子が挿入された外装材
に、負極と正極との間でイオンを移動させる電解質材を
注入する電解質注入工程と、電池素子と電解質材とが入
った外装材を密閉封止する外装封止工程とを有してい
る。

【００１５】この電池の製造方法では、規制部材取り付
け工程によって、電池素子の外周部に、充放電時に負極
と正極とが電池素子の積層方向に近接離間するのを規制
する規制部材を取り付けることから、負極と正極とが近
接離間する際に生じる負極活物質層及び正極活物質層の
割れ、ひび、基板からの剥がれが抑えられ、負極活物質
層内及び正極活物質層内における電子伝導性が低下する
ことなく内部抵抗の上昇が抑制されることによって、電
池容量の低下や、サイクル特性の劣化が防止された電池
を得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したリチウム
イオン二次電池（以下、電池と記す。）について説明す
る。この電池の一構成例を図１に示す。この電池１は、
発電要素となる電池素子２と、この電池素子２の外周部
に貼り付けられたテープ部材３と、電池素子２を収容す
る外装缶４と、非水電解液（図示せず。）と、封口蓋体
５とを有している。

【００１７】電池素子２は、長尺状の負極６と、長尺状
の正極７との間に長尺状のセパレータ８を介在させて扁
平状に捲回された構造となっている。電池素子２には、
その外周部に、捲回されたセパレータ８の長さ方向の端
部を周面に固定する巻止めテープ（図示せず。）が貼り
付けられている。電池素子２においては、セパレータ８
の幅方向の一端面から、負極６と電気的に接続されてい
る負極端子９及び正極７と電気的に接続されている正極
端子１０が突出している。

【００１８】負極６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１１上に塗布、乾燥することに
より、負極集電体１１上に負極合剤層１２が形成された
構造となっている。負極６には、負極端子９が負極集電
体１１の所定の位置に、負極集電体１１の幅方向に突出
するように接続されている。この負極端子９には、例え
ばニッケル、銅等からなる短冊状金属片を用いる。

【００１９】負極活物質には、例えば酸化鉄、酸化ルテ
ニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタ
ン等の比較的電位が卑な酸化物や、炭素材料等が用いら
れる。このうち、炭素材料は、例えば有機材料を５００
℃〜２０００℃の範囲の温度で焼成させて炭素化するこ
とで得ることができる。

【００２０】炭素材料の出発原料となる有機材料として
は、例えばフラン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）等の
供役系樹脂や、セルロース及びその誘導体や、任意の有
機高分子化合物等を使用できる。これらの他には、例え
ばナフタレン、フェナントレン、アントラセン、トリフ
ェニレン、ピレン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセ
ン等の縮合多環炭化水素化合物及びその誘導体や、これ
らの化合物及びその誘導体のうちの一種又は複数種から
なる混合物を主成分としたピッチや、アセナフチレン、
インドール、イソインドール、キノリン、イソキノリ
ン、キノキサリン、フタラジン、カルバゾール、アクリ
ジン、フェナジン、フェナントリジン等の縮合復素環化
合物及びその誘導体等も使用可能である。

【００２１】これらのうち負極活物質には、フルフリル
アルコール、フルフラール等のホモポリマーや子ポリマ
ーといったフラン樹脂を炭素化した炭素材料のように、
Ｘ線回折法による（００２）面の面間隔が０．３７ｎｍ
以上、真密度が１．７ｇ／ｃｃ以下、示差熱分析による
酸化発熱ピークが７００℃以下である低結晶性炭素材料
を用いる。

【００２２】負極活物質には、Ｈ／Ｃ原子比が０．６〜
０．８の範囲にある石油ピッチに酸素を含む官能基を導
入、いわゆる酸素架橋させた材料を炭素化することによ
って得られた炭素材料が優れた電池特性を発揮すること
から、石油ピッチを出発原料とする炭素材料も使用でき
る。この石油ピッチには、例えばコールタール、エチレ
ンボトム油、原油等の高温熱分解で得られるタール類を
用いる。この石油ピッチは、アスファルト等に蒸留、熱
重縮合、抽出、化学重縮合等を施すことで得られる。

【００２３】これらの石油ピッチに酸素架橋させる方法
としては、例えば硝酸、混酸、硫酸、次亜塩素酸等の水
溶液による湿式法や、酸化性ガスによる乾式法や、硫
黄、硝酸アンモニア、過硫酸アンモニア、塩化第二鉄等
の固体試薬による反応法等がある。これらの方法で酸素
架橋された石油ピッチを炭素化した場合、４００℃以上
に焼成でも溶融することなく、固相状態の炭素材料を得
ることができる。また、石油ピッチを炭素化する際は、
石油ピッチに酸素架橋した酸素の含有量を１０重量％以
上にすることで、炭素化して得られた炭素材料のＸ線回
折法による（００２）面の面間隔が０．３７ｎｍ以上と
なることから、酸素架橋した石油ピッチの酸素の含有量
を１０重量％〜２０重量％の範囲にする。

【００２４】これらの有機材料より炭素材料を得る場合
は、先ず、窒素ガス雰囲気で３００℃〜７００℃の範囲
の温度で炭素化処理を施す。次に、窒素ガス雰囲気で、
９００℃〜１３００℃の範囲とする到達温度まで、１℃
／分〜２０℃／分の範囲とする昇温速度で温度を上昇さ
せる。次に、到達した温度にて数分から５時間の範囲で
焼成処理を施す。このようにして、炭素材料が得られ
る。このとき、炭素材料は、焼成する有機材料に例えば
リン化合物、硼素化合物等の添加物を添加することで、
リチウムイオンのドープ量が大きくされる。

【００２５】これらの添加物うちリン化合物としては、
五酸化リン、リン酸等のリン酸化物、オルトリン酸等の
オキソ酸、その他の塩等が挙げられるが、扱いやすさの
点でリン酸化物を用いる。リン化合物は、有機材料、若
しくは炭素材料に対する添加量が、リン換算で０．２重
量％〜３０重量％、さらに好ましくは０．５重量％〜１
５重量％である。また、リン化合物は、負極合剤中に含
有されるリンの割合が、０．２重量％〜９重量％、さら
に好ましくは０．３重量％〜５重量％とされている。

【００２６】一方、硼素化合物としては、例えば硼素酸
化物、若しくは硼酸の水溶液等を用いる。硼素化合物
は、有機材料、若しくは炭素材料に対する添加量が、硼
素換算で０．２重量％〜３０重量％、さらに好ましくは
０．５重量％〜１５重量％である。また、硼素化合物
は、負極合剤中に含有される硼素の割合が、０．２重量
％〜９重量％、さらに好ましくは０．３重量％〜５重量
％とされている。

【００２７】炭素材料においては、コークスやガラス状
炭素等の低温処理材料に比べて真密度が高い黒鉛類等を
用いることによって、負極合剤層１２への充填性が高く
される。これにより、電池になった際に、高エネルギー
密度を得ることができる。高い充填性を得るための負極
材料としては、真密度が２．１ｇ／ｃｍ^３以上であり、
さらに好ましくは２．１８ｇ／ｃｍ^３以上である。この
ような真密度の炭素材料は、Ｘ線回折法による（００
２）面の面間隔が０．３３９ｎｍ未満、さらに好ましく
は０．３３５ｎｍ〜０．３３７ｎｍの範囲であり、（０
０２）面の軸結晶子の厚みが１６ｎｍ以上、さらに好ま
しくは３００ｎｍ以上であることが必要である。

【００２８】そして、このような真密度の炭素材料とし
ては、例えば天然黒鉛や、炭素化した有機材料を高温処
理した人造黒鉛等が用いられる。これらのうち人造黒鉛
の出発材料となる有機材料としては、例えば石炭、上述
したような石油ピッチの他に木材乾留時に生成するピッ
チ等を用いる。これら石炭やピッチ類は、焼成途中の温
度が４００℃程度で液相となり、この液相状態を保持す
ることで芳香環同士が縮合、多環化して積層配向し、そ
の後、温度を５００℃程度にすると固相となり、炭素前
駆体、すなわちセミコークスが形成される。

【００２９】人造黒鉛を得るための出発原料としては、
例えばナフタレン、フェナントレン、アントラセン、ト
リフェニリン、ピレン、ペリレン、ペンタフェン、ペン
タセン等の縮合多環炭素水素化合物及びその誘導体のう
ちの一種又は複数種からなる混合物や、アセナフチレ
ン、インドール、イソインドール、キノリン、イソキノ
リン、キノキサリン、フタラジン、カルバゾール、アク
リジン、フェナジン、フェナントリジン等の縮合復素環
化合物及びその誘導体等を用いる。

【００３０】これらの有機材料より炭素材料として人造
黒鉛を得る場合は、先ず、窒素ガス雰囲気で３００℃〜
７００℃の範囲の温度で炭素化処理を施す。次に、窒素
ガス雰囲気で、９００℃〜１５００℃の範囲とする到達
温度まで、１℃／分〜１００℃／分の範囲とする昇温速
度で温度を上昇させる。次に、到達した温度にて数分か
ら３０時間の範囲でか焼処理を施す。次に、雰囲気温度
を２０００℃以上、好ましくは２５００℃程度にして焼
成処理を施し、冷却後に粉砕、分級する。このようにし
て、人造黒鉛が得られる。なお、粉砕、分級は、焼成処
理後だけでなくか焼処理後にも行っても良い。

【００３１】このような人造黒鉛の製造方法では、得ら
れる人造黒鉛において、真密度が２．１ｇ／ｃｍ^３以
上、且つ嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３以上になるように、
到達温度、昇温速度、か焼時間、焼成温度等を制御す
る。特に、人造黒鉛においては、嵩密度を０．４ｇ／ｃ
ｍ^３以上にすることにより、負極６の負極合剤層１２中
に均一に分散され、サイクル特性等に良好に作用する。
人造黒鉛においては、真密度及び嵩密度の他に、平均形
状パラメータが１２５以下、比表面積が９ｍ^２／ｇ以下
の場合、粒子に付着するサブミクロン単位の二次粒子が
少なくなることから、サイクル特性等にさらに良好に作
用することとなる。

【００３２】人造黒鉛においては、レーザー回折法によ
る粒度分布の累積１０％粒径が３μｍ以上であり、累積
５０％粒径が１０μｍ以上であり、累積９０％粒径が７
０μｍ以上となるように粉砕、分級することによって、
内部短絡の防止等の電池安全性及び電池信頼性に良好に
作用することとなる。具体的に、人造黒鉛においては、
粒径が３μｍ以下の微小粒子の含有率を制御することに
よって、電池１になった際の比表面積が大きい微小粒子
による過充電時の発熱を抑制する。一方、人造黒鉛にお
いては、粒径が１０μｍ以上の大粒径粒子の含有率を制
御することによって、電池１になった際の大粒径粒子が
初充電時に膨張して内部短絡を発生させることを抑制す
る。人造黒鉛においては、粒子の破壊強度が６ｋｇｆ／
ｍｍ^２以上とすることにより、負極６の電極合剤層１１
中に電解液を貯める空孔が多くできることから、充電負
荷特性等に良好に作用する。

【００３３】また、負極活物質としては、上述した酸化
物及び炭素材料の他に、例えば金属リチウムや、電気化
学的にリチウムと合金となる金属や、このような金属が
複数種混合した合金、電気化学的にリチウムと合金とな
らない金属等が用いられる。リチウムと合金となる金属
としては、例えばＭｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓ
ｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚ
ｒ、Ｙ等の他に、半導体元素であるＢ、Ｓｉ、Ａｓ等を
用いる。また、例えばＭ_ｘＮ_ｙＬｉ_ｚ（ＮはＬｉ以外の
元素及びＭで示した金属元素以外の２Ａ族、３Ｂ族、４
Ｂ族の遷移金属元素のうち一種又は複数種からなり、ｘ
は０より大きい数値、ｙ及びｚは０以上の数値であ
る。）の化学式を満足させるリチウム合金を用いる。

【００３４】リチウムと合金となる金属が複数種混合し
た合金としては、３Ｂ族の遷移金属元素のうちＳｉ又は
Ｓｎが含有されているものが好ましい。具体的には、例
えばＳｉＢ_４、ＳｉＢ_６、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｓｎ、Ｎ
ｉ_２Ｓｉ、ＴｉＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２、Ｎｉ
Ｓｉ_２、ＣａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、Ｃｕ_５Ｓｉ、ＦｅＳ
ｉ_２、ＭｎＳｉ_２、ＮｂＳｉ_２、ＴａＳｉ_２、ＶＳ
ｉ_２、ＷＳｉ_２、ＺｎＳｉ _２等を挙げることができる。

【００３５】負極６では、負極合剤層１２の結着剤とし
て、非水電解液電池の負極合剤に用いられる公知の結着
剤を用いることができる他に、負極合剤層１２に公知の
添加剤等を添加することができる。負極６では、負極集
電体１１に、例えば銅箔等の金属箔が用いられる。

【００３６】正極７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１３上に塗布、乾燥することに
より、正極集電体１３上に正極合剤層１４が形成された
構造となっている。正極７には、正極端子１０が正極集
電体１３の所定の位置に、正極集電体１３の幅方向に突
出するように接続されている。この正極端子１０には、
例えばアルミニウム等からなる短冊状金属片を用いる。

【００３７】正極活物質には、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、Ｎ
ｂＳｅ_２、Ｖ_２Ｏ_５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_ｘＯ_２（式中ＭはＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ等による一種以
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、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ
ＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_ｙＣｏ_１−ｙＯ_２（式中、０＜ｙ＜
１である。）、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等を挙げることができ
る。

【００３８】正極７では、正極合剤層１４の結着剤とし
て、非水電解液電池の正極合剤層１４に用いられる公知
の結着剤を用いることができる他に、正極合剤層１４に
公知の添加剤等を添加することができる。正極７では、
正極集電体１３に、例えばアルミニウム箔等の金属箔が
用いられる。

【００３９】セパレータ８は、負極６と、正極７とを離
間させるものであり、この種の非水電解液電池の絶縁性
微多孔膜として通常用いられている公知の材料を用いる
ことができ、例えばポリプロピレンなどの高分子フィル
ムが用いられる。また、リチウムイオン伝導度とエネル
ギー密度との関係から、セパレータ８の厚みはできるだ
け薄い方が好ましい。具体的に、セパレータ８は、その
厚みを５０μｍ以下にして用いる。

【００４０】テープ部材３は、長尺状であり、一主面上
に粘着材を有している。テープ部材３は、例えばポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポイリミド等の非水電解液に
耐性を有する樹脂テープの一主面上に、非水電解液に耐
性を有する粘着材としてアクリル系の樹脂等がコーティ
ングされている。また、このテープ部材３においては、
樹脂テープの厚みが２０〜２００μｍ程度、粘着材の厚
みが０．１〜５０μｍ程度にされている。

【００４１】テープ部材３は、図２に示すように、扁平
捲回された電池素子２の両主面部２ａ、２ｂにおいて、
図中矢印Ａで示すセパレータ８の幅方向の図中一点破線
Ｂで示す電池素子２の端部から３分の１の部分を越える
ように、セパレータ８の幅方向と略平行方向に、電池素
子２の外周部の少なくとも３分の１周以上に亘って貼り
付けられている。テープ部材３は、図３に示すように、
扁平捲回された電池素子２の両主面部２ａ、２ｂにおい
て、図中矢印Ｃで示す電池素子２の捲回方向の図中一点
破線Ｄで示す中央部を越えるように、電池素子２の捲回
方向と略平行方向に、電池素子２の外周部の少なくとも
半周以上に亘って貼り付けられている。

【００４２】このテープ部材３は、扁平捲回された電池
素子２の外周部に複数本貼り付けられても良い。具体的
には、テープ部材３を例えば図４に示すように、セパレ
ータ８の幅方向と略平行方向及び略直交方向、すなわち
十文字状に貼り付けたり、図５に示すように、セパレー
タ８の幅方向と略平行方向に２本貼り付けたりしても良
い。また、テープ部材３を、図６に示すように、電池素
子２の捲回方向の端部付近にセパレータ８の幅方向と略
平行方向に２本貼り付けたり、図７に示すように、セパ
レータ８の幅方向と略直交方向に３本貼り付けたりして
も良い。

【００４３】以上のように電池素子２の外周部に貼り付
けられたテープ部材３は、電池１の充放電時に、負極６
と正極７とが電池素子２の図２中矢印Ｅで示す積層方
向、すなわち電池素子２の厚み方向に近接離間するのを
規制するように機能する。これにより、テープ部材３
は、負極６と正極７とが電池素子２の積層方向に近接離
間する際のに生じる負極合剤層１２及び正極合剤層１４
の割れ、ひび、それぞれの集電体１１、１３から剥がれ
てしまうこと等を抑えている。

【００４４】また、このテープ部材３は、扁平状に捲回
された電池素子２の外周部に、セパレータ８の長さ方向
の端部を電池素子２の周面に固定するように貼り付けら
れることにより、電池素子２の捲回の緩み等を規制する
巻止めテープとしても機能する。

【００４５】テープ部材３は、その幅が電池素子２の捲
回方向の幅寸法に対して、０．１倍〜１．１倍の範囲と
されている。例えば、テープ部材３の幅が電池素子２の
捲回方向の幅寸法に対して０．１倍より狭い場合では、
テープ部材３の幅が狭すぎることから、電池１の充放電
時に、負極６と正極７とが電池素子２の厚み方向に近接
離間するのを規制できなくなる。一方、テープ部材３の
幅が電池素子２の捲回方向の幅寸法に対して１．１倍よ
り広い場合では、電池素子２の外周部に、セパレータ８
の幅方向と略平行方向にテープ部材３を貼り付けた時
に、テープ部材３が電池素子２の捲回方向の端部から大
きくはみ出し、このはみ出しが外装缶４の開口部に引っ
かかって電池素子２の外装缶４への収納を妨げるように
してしまう。

【００４６】したがって、テープ部材３においては、そ
の幅を電池素子２の捲回方向の幅寸法に対して、０．１
倍〜１．１倍の範囲にすることにより、負極６と正極７
とにおける電池素子２の厚み方向への近接離間が適切に
規制されると共に、電池素子２の捲回方向の端部からは
み出すこなく、電池素子２を外装缶４に収容するのを妨
げるような引っかかりとなることが防止される。

【００４７】テープ部材３は、その長さがセパレータ８
の幅寸法に対して、０．８倍〜６倍の範囲とされてい
る。例えば、テープ部材３の長さがセパレータ８の幅寸
法に対して０．８倍より短い場合では、テープ部材３が
短すぎることから、セパレータ８の幅方向の中央部を越
えるように、セパレータ８の幅方向と略平行方向に、電
池素子２の外周部の少なくとも３分１周以上に亘って貼
り付けることが困難になる。このため、テープ部材３
は、電池１の充放電時に、負極６と正極７とが電池素子
２の厚み方向に近接離間するのを規制できなくなる。一
方、テープ部材３の長さがセパレータ８の幅寸法に対し
て６倍より長い場合では、テープ部材３が長すぎること
から、電池素子２の外周部に、電池素子２の捲回方向と
略平行方向にテープ部材３を巻き付けるように貼り付け
た時に、電池素子２の厚み方向のテープ部材３の重なり
が厚くなってしまい、このテープ部材３の重なりが外装
缶４の開口部に引っかかって電池素子２の外装缶４への
収納を妨げるようにしてしまう。

【００４８】したがって、テープ部材３においては、そ
の長さセパレータ８の幅寸法に対して、０．８倍〜６倍
の範囲にすることにより、負極６と正極７とにおける電
池素子２の厚み方向への近接離間が適切に規制されると
共に、電池素子２の厚み方向への重なりが厚くなること
なく、電池素子２を外装缶４に収容するのを妨げるよう
な引っかかりとなることが防止される。

【００４９】外装缶４は、例えば底面を矩形状、扁平円
状とする筒状容器であり、電池素子２がセパレータ８の
幅方向と略平行方向に嵌入できる寸法にされている。外
装缶４は、負極６と電気的に接続される場合、例えば
鉄、ステンレス、ニッケル等で形成される。一方、正極
７と電気的に接続される場合には、例えばアルミニウム
等で形成されることとなる。また、外装缶４は、例えば
鉄等で形成される場合、その表面にニッケルめっき等が
施されても良い。

【００５０】非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解し
て調製されている。非水溶媒には、比較的誘電率が高い
溶媒を用いる。具体的には、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、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、ブ
チルラクトン類、バレロラクトン類、スルホラン類等を
使用することができる。これらの非水溶媒は、単独若し
くは複数種を混合して使用しても良い。

【００５１】例えば、負極活物質に黒鉛類を用いた場合
には、炭酸エチレンや、水素原子をハロゲン元素で置換
した炭酸エチレン等を非水溶媒の主溶媒として用いる。
これらの主溶媒には、第２の溶媒成分として例えば炭酸
プロピレン、ブチレンカーボネート、１，２−ジメトキ
シエタン、γ−ブチルラクトン、バレロラクトン、テト
ラヒドロフラン、２−メチル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、スルホラン、メチルスルホラン等が１０ｖｏｌ％未
満の範囲で添加される。

【００５２】非水溶媒においては、上述した主溶媒、又
は主溶媒と第２の溶媒成分との混合溶媒が、例えば誘電
率の向上や、炭酸エチレンの分解の抑制や、電池１にな
った際の低温特性の向上等に好適に作用する第３の溶媒
成分として、炭酸ジエチルや炭酸ジメチル等の鎖状炭酸
エステル、炭酸メチルエチルや炭酸メチルプロピル等の
非対称鎖状炭酸エステル等と混合されている。この第３
の溶媒成分は、鎖状炭酸エステルと非対称鎖状炭酸エス
テルとの混合溶媒でも良く、鎖状炭酸エステルと非対称
鎖状炭酸エステルとの割合が、容量比で１０対９０〜８
０対２０の範囲にされている。

【００５３】非水溶媒は、主溶媒又は混合溶媒と、第３
の溶媒成分との割合が、容量比で１５対８５〜４０対６
０の範囲、さらに好ましくは１８対８２〜３５対６５の
範囲になるように混合して用いる。第３の溶媒成分が混
合溶媒の場合、非水溶媒は、鎖状炭酸エステルをｄで示
し、非対称鎖状炭酸エステルをｍで示し、溶媒の全体量
をＴで示した時に、主溶媒又は混合溶媒と、第３の溶媒
成分との混合比率が、３／１０≦（ｄ＋ｍ）／Ｔ≦９／
１０の範囲、さらに好ましくは５／１０≦（ｄ＋ｍ）／
Ｔ≦８／１０の範囲になるように混合して用いる。

【００５４】非水電解液に用いる電解質としては、通
常、非水電解液電池の電解液に用いられている公知の電
解質を使用することができる。具体的には、ＬｉＰ
Ｆ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、Ｌｉ
Ｂ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌ
ｉ、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＣ（ＳＯ_２Ｃ
Ｆ_３）_３、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＳｉＦ_６、ＬｉＣｌ、
ＬｉＢｒ等のリチウム塩を挙げることができ、これらの
うち一種若しくは複数種を混合して用いる。特に、電解
質としては、酸化安定性の点で優れているＬｉＰＦ_６、
ＬｉＢＦ_４を用いる。

【００５５】封口蓋体５は、封口板材１５の略中心部に
端子部１６が絶縁ガスケット１７を介して嵌合された構
造となっている。封口板材１５は、負極６と電気的に接
続される場合、例えば鉄、ステンレス、ニッケル等で形
成される。一方、正極７と電気的に接続される場合に
は、例えばアルミニウム等で形成されることとなる。封
口板材１５は、例えば鉄等で形成される場合、その表面
にニッケルめっき等が施されても良い。端子部１６は、
負極端子９が接続される場合、例えば鉄、ステンレス、
ニッケル等で形成される。一方、正極端子１０が接続さ
れる場合には、例えばアルミニウム等で形成されること
となる。端子部１６も、例えば鉄等で形成される場合、
その表面にニッケルめっき等が施されても良い。絶縁ガ
スケット１７には、例えばポリプロピレン等の絶縁性樹
脂が用いられる。絶縁ガスケット１７は、例えばガラス
等によるハーメチックシールで構成されても良い。

【００５６】そして、以上のような構成の電池１は、次
のようにして製造する。先ず、負極６を作製する。負極
６を作製する際は、負極活物質となる炭素材料と、結着
剤とを含有する負極合剤を、例えば銅の金属箔等からな
る負極集電体１１上に均一に塗布し、乾燥することで負
極合剤層１２を形成し、所定の寸法に裁断する。次に、
負極集電体１１の所定の位置に負極端子９を例えば超音
波溶接や、スポット溶接等により接続する。このように
して、長尺状の負極６が作製される。

【００５７】次に、正極７を作製する。正極７を作製す
る際は、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１３となる例えばアルミニウム箔等の金属箔
上に均一に塗布、乾燥することで正極合剤層１４を形成
し、所定の寸法に裁断する。次に、正極集電体１３の所
定の位置に正極端子１０を例えば超音波溶接や、スポッ
ト溶接等により接続する。このようにして、長尺状の正
極７が作製される。

【００５８】次に、以上のようにして得られて負極６と
正極７とを、長尺状のセパレータ８を介して積層し、扁
平状に多数回捲回することにより電池素子２を作製す
る。このとき、電池素子２は、セパレータ８の幅方向の
一端面から負極端子９及び正極端子１０が突出するよう
に扁平捲回されている。

【００５９】次に、扁平状の電池素子２の外周部に、テ
ープ部材３を貼り付ける。このとき、テープ部材３は、
その長さ方向に張力が１０ｇｆ以上掛かった状態で電池
素子２の外周部に貼り付けられる。これにより、テープ
部材３は、弛みを生じることなく、電池素子２の外周部
に貼り付けられることとなる。

【００６０】次に、その表面にニッケルめっきが施され
た鉄製の薄角形状の外装缶４の底部に絶縁板１８ａを挿
入し、さらに負極端子９及び正極端子１０が突出してい
る側の電池素子２の端面に絶縁板１８ｂを置載させた状
態で、電池素子２を外装缶４に収納する。次に、負極端
子９の端部を封口蓋体５の封口板材１５に接合すると共
に、正極端子１０の端部を封口蓋体５の端子部１６に接
合する。

【００６１】次に、電池素子２が収納された外装缶４に
非水電解液を注入する。次に、外装缶４の開口縁部と、
封口蓋体５の封口板材１５の周縁部とを例えばレーザー
溶接等によって隙間なく溶接し、密封する。これによ
り、外装缶４及び封口板材１５は、負極６と導通するこ
ととなり、電池１の外部負極となる。また、端子部１６
は、正極７と導通することとなり、電池１の外部正極と
なる。このようにして、薄角型の電池１が製造される。

【００６２】以上のようにして製造された電池１では、
扁平状の電池素子２の外周部に貼り付けられたテープ部
材３によって、充放電時に負極６と正極７とが電池素子
２の厚み方向に近接離間することを規制することから、
負極６と正極７とが近接離間する際に生じる負極合剤層
１２及び正極合剤層１４の割れ、ひび、それぞれの集電
体１１、１３からの剥がれを抑えることができる。

【００６３】したがって、この電池１では、負極合剤層
１２内及び正極合剤層１４内における電子伝導性が低下
することなく内部抵抗の上昇、及び負極活物質及び正極
活物質の利用率の低下が抑制されることから、電池容量
の低下や、サイクル特性の劣化を防止することができ
る。

【００６４】なお、本発明によれば、上述した実施の形
態において、電池１の充放電時の負極６と正極７とが電
池素子２の厚み方向に近接離間することの規制をテープ
部材３で行ったが、このことに限定されることはなく、
例えばゴムバンド等の弾性部材や、クリップ等の止め具
部材等、電池素子２の厚み方向の膨れ等を規制する部材
であれば用いることができる。

【００６５】また、本発明によれば、上述した実施の形
態において、電池素子２を扁平状に捲回された構造にし
ているが、このことに限定されることはなく、例えば負
極６と正極７との間にセパレータ８を介して積層し、蛇
腹状に折り畳んだ構造や、負極６と正極７との間にセパ
レータ８を介して複数積層した構造等の電池素子も適用
可能である。

【００６６】さらに、本発明によれば、上述した実施の
形態において、非水電解液を用いた電池１を例に挙げて
説明したが、このことに限定されるものではなく、例え
ばマトリクス高分子中に電解質が分散されてなる固体電
解質を用いた電池、膨潤溶媒を含有するゲル状の固体電
解質を用いた電池等についても適用可能である。

【００６７】さらにまた、本発明によれば、上述した実
施の形態において、電池１を例に挙げて説明している
が、このことに限定されることはなく、例えばニッケル
−カドミウム電池、ニッケル−亜鉛電池、ニッケル−水
素電池、ポリマー電池等の二次電池のみならず、リチウ
ム電池等の一次電池についても適用可能である。

【００６８】さらにまた、本発明によれば、上述した実
施の形態にいて、電池１を薄角型としているが、その形
状については特に限定されることはなく、例えば円筒
型、角型、大型等の種々の形状及び大きさにすることも
可能である。

【００６９】

【実施例】以下、本発明を適用した電池として、実際に
リチウムイオン二次電池を作製したサンプルについて説
明する。

【００７０】＜サンプル１＞サンプル１では、先ず、負
極を作製するのに、出発原料とする石油ピッチに対して
酸素を含む官能基を１０〜２０重量％導入、いわゆる酸
素架橋を行った後に、不活性ガス雰囲気中で１０００℃
でか焼し、難黒鉛化性炭素を焼成した。この難黒鉛化性
炭素は、Ｘ線回折法による（００２）面の面間隔が３．
７６Å、ピクノメータ法による真密度が１．５８ｇ／ｃ
ｍ^３であった。次に、この難黒鉛化性炭素を粉砕、分級
することによって平均粒径１０μｍの負極活物質を得
た。

【００７１】次に、この負極活物質を９０重量部と、結
着剤としてポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと記
す。）を１０重量部と、溶剤にＮ−メチル−２−ピロリ
ドン（以下、ＮＭＰと記す。）とを加えて、プラネタリ
ーミキサーによって混練、分散を行い、負極合剤塗液を
作製した。次に、得られた負極合剤塗液を塗工装置とし
てダイコータを用いて負極集電体となる厚み１０μｍの
帯状の銅箔の両面上に均一に塗布して、乾燥させた後
に、ロールプレス機で圧縮成形し、負極集電体の両主面
上に負極合剤層を形成した。次に、両主面上に負極合剤
層が形成された負極集電体を所定の寸法に裁断し、この
負極集電体の所定の位置に、負極集電体の幅方向の一端
部から突出するように負極端子として短冊状ニッケル片
を接続した。以上のようにして、長尺状の負極を作製し
た。

【００７２】次に、正極を作製するのに、原料となる炭
酸リチウムと炭酸コバルトとをモル比０．５モル対１．
０モルの割合でミキサーで十分に混合し、電気炉にて９
００℃の空気中で５時間焼成し、焼成後に粉砕すること
により焼成物を合成した。次に、この粉体となった焼成
物に対して、Ｘ線回折測定を行いＬｉＣｏＯ_２であるこ
とを確認した。以上のようにして、正極活物質を作製し
た。

【００７３】次に、この正極活物質を９１重量％と、結
着剤としてＰＶＤＦを３重量％と、導電剤としてグラフ
ァイトを６重量％とを混合し、溶剤にＮＭＰとを加え
て、プラネタリーミキサーによって混練、分散を行い、
正極合剤塗液を作製した。次に、塗工装置としてダイコ
ータを用いて正極集電体となる厚み２０μｍの帯状のア
ルミニウム箔の両主面に均一に塗布して、乾燥させた後
に、ロールプレス機で圧縮成形し、正極集電体の両主面
上に正極合剤層を形成した。次に、両主面上に正極合剤
層が形成された正極集電体を所定の寸法に裁断し、この
正極集電体の所定の位置に、正極集電体の幅方向の一端
部から突出するように正極端子として短冊状アルミニウ
ム片を接続した。以上のようにして、長尺状の正極を作
製した。

【００７４】次に、負極と正極との間に、セパレータと
して長尺状の微多孔性ポリプロピレンフィルムを介在さ
せて積層体を構成し、この積層体を捲回装置を用いて扁
平状に捲回し、この捲回体の外周部に臨むセパレータの
端部を巻止めテープで固定して電池素子を作製した。こ
の電池素子は、セパレータの幅方向の一端面から負極端
子及び正極端子が突出する扁平捲回構造とされた。

【００７５】次に、図８（ａ）又は図８（ｂ）に示すよ
うに、セパレータの幅方向と略平行方向の電池素子の外
周部に、負極端子と正極端子との間を通すようにプロピ
レン製のテープ部材を貼り付けた。このとき、テープ部
材の幅は、電池素子の捲回方向の幅寸法に対して、０．
１倍とし、テープ部材の長さは、セパレータの幅寸法に
対して、０．８倍とした。

【００７６】次に、テープ部材が外周部に貼り付けられ
た電池素子を、幅３０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、厚み５ｍｍ
の薄角型の表面にニッケルめっきが施された鉄製の外装
缶に収納した。次に、表面にニッケルめっきが施された
鉄製の封口板材の中心部にアルミニウムでできた端子部
がポリプロピレン樹脂からなる絶縁ガスケットを介して
設けられた封口蓋体を用意した。次に、封口蓋体の封口
板材に、外装缶に収納された電池素子の負極端子を接合
し、封口蓋体の端子部に、外装缶に収納された電池素子
の正極端子を接合した。

【００７７】次に、炭酸プロピレンと１，２−ジメトキ
シエタンとの体積混合比が１対１の混合溶媒に１モル／
リットルの濃度となるようにＬｉＰＦ_６を溶解した非水
電解液を、電池素子が収納された外装缶に注入した。次
に、電池素子と負極端子及び正極端子によって接続され
ている封口蓋体を、外装缶に嵌入させ、封口蓋体と外装
缶の境界部をレーザー溶接して密封した。このようにし
て、薄角型のリチウムイオン二次電池を作製した。な
お、以下の説明では、便宜上、リチウムイオン二次電池
のことを単に電池と称する。

【００７８】＜サンプル２＞サンプル２では、電池素子
の外周部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素子の
捲回方向の幅寸法に対して、０．２倍としたこと以外
は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００７９】＜サンプル３＞サンプル３では、電池素子
の外周部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素子の
捲回方向の幅寸法に対して、０．４倍としたこと以外
は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００８０】＜サンプル４＞サンプル４では、電池素子
の外周部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素子の
捲回方向の幅寸法に対して、０．８倍としたこと以外
は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００８１】＜サンプル５＞サンプル５では、電池素子
の外周部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素子の
捲回方向の幅寸法に対して、１．１倍としたこと以外
は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００８２】＜サンプル６＞サンプル６では、電池素子
の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセパレー
タの幅寸法に対して、１．５倍としたこと以外は、サン
プル１と同様にして電池を作製した。

【００８３】＜サンプル７＞サンプル７では、電池素子
の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセパレー
タの幅寸法に対して、３．１倍としたこと以外は、サン
プル１と同様にして電池を作製した。

【００８４】＜サンプル８＞サンプル８では、電池素子
の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセパレー
タの幅寸法に対して、６倍としたこと以外は、サンプル
１と同様にして電池を作製した。

【００８５】＜サンプル９＞サンプル９では、図９に示
すように、セパレータの幅方向と略平行方向の電池素子
の外周部に、負極端子及び正極端子が突出した一端面に
対して他端面側に、テープ部材を貼り付けたこと以外
は、サンプル２と同様にして電池を作製した。

【００８６】＜サンプル１０＞サンプル１０では、図１
０に示すように、セパレータの幅方向と略平行方向の電
池素子の外周部に、負極端子と正極端子との間を通すよ
うに電池素子の一端面側と、この一端面に対して他端面
側とに、２本のテープ部材をそれぞれ貼り付けたこと以
外は、サンプル２と同様にして電池を作製した。

【００８７】＜サンプル１１＞サンプル１１では、図１
１に示すように、セパレータの幅方向と略平行方向の電
池素子の外周部に、負極端子と正極端子との間を通すよ
うに、２本のテープ部材をそれぞれ貼り付けたこと以外
は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００８８】＜サンプル１２＞サンプル１２では、図１
２に示すように、セパレータの幅方向と略平行方向の電
池素子の外周部に、電池素子の捲回方向の両端部付近に
おける負極端子及び正極端子が突出した端面側に、２本
のテープ部材をそれぞれ貼り付けたこと以外は、サンプ
ル２と同様にして電池を作製した。

【００８９】＜サンプル１３＞サンプル１３では、図１
３に示すように、負極端子と正極端子との間を通すよう
にセパレータの幅方向と略平行方向の電池素子の外周
部、及び電池素子の捲回方向と略平行方向の電池素子の
外周部に、すなわち十文字状に、２本のテープ部材をそ
れぞれ貼り付け、それぞれのテープ部材の長さをセパレ
ータの幅寸法に対して、２．２倍にしたこと以外は、サ
ンプル２と同様にして電池を作製した。

【００９０】＜サンプル１４＞サンプル１４では、図１
４に示すように、電池素子の外周部に、負極端子と正極
端子との間を通してセパレータの幅方向に対して斜め方
向に、テープ部材を貼り付けたこと以外は、サンプル２
と同様にして電池を作製した。

【００９１】＜サンプル１５＞サンプル１５では、電池
素子の外周部にテープ部材を貼り付けなかったこと以外
は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００９２】＜サンプル１６＞サンプル１６では、電池
素子の外周部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素
子の捲回方向の幅寸法に対して、０．０５倍としたこと
以外は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００９３】＜サンプル１７＞サンプル１７では、電池
素子の外周部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素
子の捲回方向の幅寸法に対して、１．２倍としたこと以
外は、サンプル１と同様にして電池を作製した。

【００９４】＜サンプル１８＞サンプル１８では、電池
素子の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセパ
レータの幅寸法に対して、０．７倍としたこと以外は、
サンプル２と同様にして電池を作製した。

【００９５】＜サンプル１９＞サンプル１９では、電池
素子の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセパ
レータの幅寸法に対して、７倍としたこと以外は、サン
プル２と同様にして電池を作製した。

【００９６】次に、以上のように作製したサンプル１〜
サンプル１９の電池について、初回放電容量及び３００
サイクル後の容量維持率を測定した。

【００９７】なお、各サンプルの充電条件は、２３℃の
雰囲気中、７００ｍＡの定電流、最大電圧４．２Ｖの定
電圧で４時間充電するように設定した。各サンプルの放
電条件は、２３℃の雰囲気中、３４０ｍＡの電流で２．
７５Ｖまで放電するように設定した。そして、以上のよ
うな条件で、各サンプルは、充放電を繰り返した。

【００９８】以下、各サンプルにおける、初回放電容量
及び３００サイクル後の容量維持率の評価結果を表１に
示す。

【００９９】

【表１】

【０１００】なお、表１において、各サンプルの３００
サイクル後の容量維持率は、初回放電容量に対する３０
０サイクル後の放電容量の比率を示している。表１に示
す評価結果から、電池素子の外周部にテープ部材が貼り
付けられたサンプル１〜サンプル８では、電池素子の外
周部にテープ部材が貼り付けられていないサンプル１５
に比べて、初期放電容量及び３００サイクル後の容量維
持率が高いことわかる。

【０１０１】サンプル１５では、電池素子の外周部にテ
ープ部材が貼り付けられていないことから、電池の充放
電時に、負極と正極とが電池素子の厚み方向に近接離間
するのを規制することができず、負極と正極とが近接離
間することで生じる負極合剤層及び正極合剤層の割れ、
ひび、それぞれの集電体からの剥がれを防止することが
困難になる。このため、サンプル１５では、負極合剤層
内及び正極合剤層内における電子伝導性が低下し、内部
抵抗の上昇することから、初回放電容量や、３００サイ
クル後の容量維持率といった電池特性がサンプル１〜サ
ンプル８に比べて劣ることになった。

【０１０２】一方、サンプル１〜サンプル８では、電池
素子の外周部にテープ部材が貼り付けられており、この
テープ部材が電池の充放電時に負極と正極とが電池素子
の厚み方向に近接離間するのを規制することから、負極
と正極とが近接離間することで生じる負極合剤層及び正
極合剤層の割れ、ひび、それぞれの集電体からの剥がれ
を抑制する。したがって、サンプル１〜サンプル８で
は、負極合剤層内及び正極合剤層内における電子伝導性
が低下することなく内部抵抗の上昇が抑制され、優れた
初回放電特性及び３００サイクル後の容量維持率といっ
た電池特性を得ることができる。

【０１０３】以上のことから、電池を作製するに際し
て、電池素子の外周部にテープ部材を貼り付けること
は、電池容量の低下や、サイクル特性の劣化を防止でき
る電池を作製する上で大変有効であることが明らかにな
った。また、表１に示す評価結果から、電池素子の外周
部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素子の捲回方
向の幅寸法に対して、０．１倍〜１．１倍の範囲とした
サンプル１〜サンプル５では、電池素子の外周部に貼り
付けられるテープ部材の幅を電池素子の捲回方向の幅寸
法に対して、０．０５倍としたサンプル１６に比べて、
初期放電容量及び３００サイクル後の容量維持率が高い
ことわかる。

【０１０４】サンプル１６では、テープ部材の幅が狭す
ぎることから、電池の充放電時に、負極と正極とが電池
素子の厚み方向に近接離間するのを規制することができ
ず、負極と正極とが近接離間することで生じる負極合剤
層及び正極合剤層の割れ、ひび、それぞれの集電体から
の剥がれを防止することが困難になる。このため、サン
プル１６では、負極合剤層内及び正極合剤層内における
電子伝導性が低下し、内部抵抗の上昇することから、初
回放電容量や、３００サイクル後の容量維持率といった
電池特性がサンプル１〜サンプル５に比べて劣ることに
なった。

【０１０５】一方、サンプル１〜サンプル５では、テー
プ部材の幅が電池素子の捲回方向の幅寸法に対して、
０．１倍〜１．１倍の範囲であり、適切な幅寸法である
ことから、電池の充放電時に負極と正極とが電池素子の
厚み方向に近接離間するのを規制し、負極と正極とが近
接離間することで生じる負極合剤層及び正極合剤層の割
れ、ひび、それぞれの集電体からの剥がれを抑制する。
したがって、サンプル１〜サンプル５では、負極合剤層
内及び正極合剤層内における電子伝導性が低下すること
なく内部抵抗の上昇が抑制され、優れた初回放電特性及
び３００サイクル後の容量維持率といった電池特性を得
ることができる。

【０１０６】さらに、表１に示す評価結果から、電池素
子の外周部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素子
の捲回方向の幅寸法に対して、０．１倍〜１．１倍の範
囲としたサンプル１〜サンプル５では、電池素子の外周
部に貼り付けられるテープ部材の幅を電池素子の捲回方
向の幅寸法に対して、１．２倍としたサンプル１７に比
べて、初期放電容量及び３００サイクル後の容量維持率
が高いことわかる。

【０１０７】サンプル１７では、テープ部材の幅が広す
ぎることから、電池素子の外周部に、セパレータの幅方
向と略平行方向にテープ部材を貼り付けた時に、テープ
部材が電池素子の捲回方向の端部から大きくはみ出し、
このはみ出しが外装缶の開口部に引っかかって電池素子
の外装缶への収納を妨げてしまう。サンプル１６では、
テープ部材の電池素子の捲回方向の端部からのはみ出し
を無理に外装缶に押し込んで作製されたことから、テー
プ部材のはみ出しが押し込まれた箇所の電池素子の負極
及び正極における負極合剤層及び正極合剤層に、割れ、
ひび、それぞれの集電体からの剥がれが生じてしまっ
た。このため、サンプル１７では、負極合剤層内及び正
極合剤層内における電子伝導性が低下し、内部抵抗の上
昇することから、初回放電容量や、３００サイクル後の
容量維持率といった電池特性がサンプル１〜サンプル５
に比べて劣ることになった。

【０１０８】一方、サンプル１〜サンプル５では、テー
プ部材の幅が電池素子の捲回方向の幅寸法に対して、
０．１倍〜１．１倍の範囲であり、適切な幅寸法である
ことから、電池素子の捲回方向の端部からテープ部材が
はみ出すことなく、電池素子が外装缶に適切に収納され
る。また、サンプル１〜サンプル５では、テープ部材の
幅寸法が適切であることから、電池の充放電時に負極と
正極とが電池素子の厚み方向に近接離間するのを規制
し、負極と正極とが近接離間することで生じる負極合剤
層及び正極合剤層の割れ、ひび、それぞれの集電体から
の剥がれを抑制する。したがって、サンプル１〜サンプ
ル５では、負極合剤層内及び正極合剤層内における電子
伝導性が低下することなく内部抵抗の上昇が抑制され、
優れた初回放電特性及び３００サイクル後の容量維持率
といった電池特性を得ることができる。

【０１０９】以上のことから、電池素子の外周部にテー
プ部材を貼り付けるに際して、テープ部材の幅を電池素
子の捲回方向の幅寸法に対して、０．１倍〜１．１倍の
範囲にすることは、電池容量の低下や、サイクル特性の
劣化を防止できる電池を作製する上で大変有効であるこ
とが明らかになった。

【０１１０】さらにまた、表１に示す評価結果から、電
池素子の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセ
パレータの幅寸法に対して、０．８倍〜６倍の範囲とし
たサンプル２及びサンプル６〜サンプル８では、電池素
子の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセパレ
ータの幅寸法に対して、０．７倍としたサンプル１８に
比べて、初期放電容量及び３００サイクル後の容量維持
率が高いことわかる。

【０１１１】サンプル１８では、テープ部材が短すぎる
ことから、電池の充放電時に、負極と正極とが電池素子
の厚み方向に近接離間するのを規制することができず、
負極と正極とが近接離間することで生じる負極合剤層及
び正極合剤層の割れ、ひび、それぞれの集電体からの剥
がれを防止することが困難になる。このため、サンプル
１８では、負極合剤層内及び正極合剤層内における電子
伝導性が低下し、内部抵抗の上昇することから、初回放
電容量や、３００サイクル後の容量維持率といった電池
特性がサンプル２及びサンプル６〜サンプル８に比べて
劣ることになった。

【０１１２】一方、サンプル２及びサンプル６〜サンプ
ル８では、テープ部材の長さがセパレータの幅寸法に対
して、０．８倍〜６倍の範囲であり、適切な長さ寸法で
あることから、電池の充放電時に負極と正極とが電池素
子の厚み方向に近接離間するのを規制し、負極と正極と
が近接離間することで生じる負極合剤層及び正極合剤層
の割れ、ひび、それぞれの集電体からの剥がれを抑制す
る。したがって、サンプル２及びサンプル６〜サンプル
８では、負極合剤層内及び正極合剤層内における電子伝
導性が低下することなく内部抵抗の上昇が抑制され、優
れた初回放電特性及び３００サイクル後の容量維持率と
いった電池特性を得ることができる。

【０１１３】さらにまた、表１に示す評価結果から、電
池素子の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセ
パレータの幅寸法に対して、０．８倍〜６倍の範囲とし
たサンプル２及びサンプル６〜サンプル８では、電池素
子の外周部に貼り付けられるテープ部材の長さをセパレ
ータの幅寸法に対して、７倍としたサンプル１９に比べ
て、初期放電容量及び３００サイクル後の容量維持率が
高いことわかる。

【０１１４】サンプル１９では、テープ部材が長すぎる
ことから、電池素子の外周部に、セパレータの幅方向と
略平行方向にテープ部材を巻き付けるように貼り付けた
時に、電池素子の厚み方向のテープ部材の重なりが厚く
なってしまい、このテープ部材の重なりが外装缶の開口
部に引っかかって電池素子の外装缶への収納を妨げてし
まう。サンプル１９では、テープ部材の電池素子の厚み
方向の重なりを無理に外装缶に押し込んで作製されたこ
とから、テープ部材の重なりが押し込まれた箇所の電池
素子の負極及び正極における負極合剤層及び正極合剤層
に、割れ、ひび、それぞれの集電体からの剥がれが生じ
てしまった。このため、サンプル１９では、負極合剤層
内及び正極合剤層内における電子伝導性が低下し、内部
抵抗の上昇することから、初回放電容量や、３００サイ
クル後の容量維持率といった電池特性がサンプルに及び
サンプル６〜サンプル８に比べて劣ることになった。

【０１１５】一方、サンプル２及びサンプル６〜サンプ
ル８では、テープ部材の長さがセパレータの幅寸法に対
して、０．８倍〜６倍の範囲であり、適切な長さ寸法で
あることから、電池素子の厚み方向のテープ部材の重な
りが極端に厚くなることなく、電池素子が外装缶に適切
に収納される。また、サンプル２及びサンプル６〜サン
プル８では、テープ部材の長さ寸法が適切であることか
ら、電池の充放電時に負極と正極とが電池素子の厚み方
向に近接離間するのを規制し、負極と正極とが近接離間
することで生じる負極合剤層及び正極合剤層の割れ、ひ
び、それぞれの集電体からの剥がれを抑制する。したが
って、サンプル２及びサンプル６〜サンプル８では、負
極合剤層内及び正極合剤層内における電子伝導性が低下
することなく内部抵抗の上昇が抑制され、優れた初回放
電特性及び３００サイクル後の容量維持率といった電池
特性を得ることができる。

【０１１６】以上のことから、電池素子の外周部にテー
プ部材を貼り付けるに際して、テープ部材の長さをセパ
レータの幅寸法に対して、０．８倍〜６倍の範囲にする
ことは、電池容量の低下や、サイクル特性の劣化を防止
できる電池を作製する上で大変有効であることが明らか
になった。

【０１１７】さらにまた、表１に示す評価結果から、電
池素子の外周部に、テープ部材が、図９〜図１４に示す
ように、様々な状態に貼り付けられたサンプル９〜サン
プル１４では、負極端子と正極端子との間を通したセパ
レータの幅方向と略平行方向に、テープ部材が貼り付け
られたサンプル１〜サンプル８に比べて、初期放電容量
及び３００サイクル後の容量維持率がほぼ同じ数値であ
ることわかる。

【０１１８】サンプル９〜サンプル１４では、電池素子
の外周部に、様々な状態でテープ部材が貼り付けられて
も、このテープ部材が電池の充放電時に負極と正極とが
電池素子の厚み方向に近接離間するのを規制することか
ら、負極と正極とが近接離間することで生じる負極合剤
層及び正極合剤層の割れ、ひび、それぞれの集電体から
の剥がれを抑制する。したがって、サンプル９〜サンプ
ル１４では、負極合剤層内及び正極合剤層内における電
子伝導性が低下することなく内部抵抗の上昇が抑制さ
れ、優れた初回放電特性及び３００サイクル後の容量維
持率といった電池特性を得ることができる。

【０１１９】以上のことから、電池素子の外周部にテー
プ部材を貼り付けるに際して、テープ部材を様々な状態
に貼り付けたり、複数本貼り付けたりすることは、電池
容量の低下や、サイクル特性の劣化を防止できる電池を
作製する上で大変有効であることが明らかになった。

【０１２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電池素子の外周部に、充放電時に負極と正極
とが電池素子の積層方向に近接離間することを規制する
規制部材を取り付けることによって、負極と正極とが近
接離間する際に生じる負極活物質層及び正極活物質層の
割れ、ひび、基板からの剥がれを抑制することができ
る。

【０１２１】したがって、本発明によれば、正極活物質
層内及び負極活物質層内における電子伝導性が低下する
ことなく内部抵抗の上昇が抑制されることから、電池容
量の低下や、サイクル特性の劣化が防止された電池を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電池の内部構造を示す縦断面図で
ある。

【図２】同電池に備わる電池素子の外周部に、セパレー
タの幅方向と略平行に規制部材としてテープ部材が貼り
付けられた状態を示す透視斜視図である。

【図３】同電池に備わる電池素子の外周部に、電池素子
の捲回方向と略平行に規制部材としてテープ部材が貼り
付けられた状態を示す透視斜視図である。

【図４】同電池に備わる電池素子の外周部に、十文字状
にテープ部材が貼り付けられた状態を示す斜視図であ
る。

【図５】同電池に備わる電池素子の外周部に、セパレー
タの幅方向と略平行に２本のテープ部材が貼り付けられ
た状態を示す斜視図である。

【図６】同電池に備わる電池素子の外周部に、セパレー
タの幅方向と略平行に２本のテープ部材が貼り付けられ
た状態を示す斜視図である。

【図７】同電池に備わる電池素子の外周部に、電池素子
の捲回方向と略平行に３本のテープ部材が貼り付けられ
た状態を示す斜視図である。

【図８】同電池に備わる電池素子の外周部に、貼り付け
られたテープ部材を示す図であり、（ａ）は、負極端子
と正極端子との間を通してセパレータの幅方向と略平行
方向にテープ部材が貼り付けられている状態を示す斜視
図、（ｂ）は、テープ部材がセパレータの幅方向に巻き
付けられるように貼り付けられている状態を示す斜視図
である。

【図９】同電池に備わる電池素子の外周部に、電池素子
の負極端子が突出している側の端面に対して反対の端面
側にテープ部材が貼り付けられた状態を示す斜視図であ
る。

【図１０】同電池に備わる電池素子の外周部に、電池素
子のセパレータの幅方向の両端面側に２本のテープ部材
が貼り付けられた状態を示す斜視図である。

【図１１】同電池に備わる電池素子の外周部に、負極端
子と正極端子との間を通して２本のテープ部材が貼り付
けられた状態を示す斜視図である。

【図１２】同電池に備わる電池素子の外周部に、電池素
子の捲回方向の両端部付近に２本のテープ部材が貼り付
けられた状態を示す斜視図である。

【図１３】同電池に備わる電池素子の外周部に、十文字
状にテープ部材が貼り付けられた状態を示す斜視図であ
る。

【図１４】同電池に備わる電池素子の外周部に、負極端
子と正極端子との間を通してセパレータの幅方向に対し
て斜め方向にテープ部材が貼り付けられた状態を示す透
視斜視図である。

【符号の説明】

１リチウムイオン二次電池、２電池素子、２ａ，２
ｂ主面部、３テープ部材、４外装缶、５封口蓋
体、６負極、７正極、８セパレータ、９負極端
子、１０正極端子、１１負極集電体、１２負極合
剤層、１３正極集電体、１４正極合剤層、１５封
口板材、１６端子部、１７絶縁ガスケット、１８
ａ，１８ｂ絶縁板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H029 AJ05 AK02 AK03 AK05 AL02 AL06 AL07 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ05 CJ07 CJ13 DJ04 EJ12 HJ04 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負極基板上に負極活物質層が形成された
負極と、正極基板上に正極活物質層が形成された正極と
の間に、絶縁性微多孔膜からなるセパレータを介して積
層された電池素子と、上記電池素子の外周部に取り付けられ、充放電時に上記
負極と上記正極とが上記電池素子の積層方向に近接離間
するのを規制する規制部材と、上記負極と上記正極との間でイオンを移動させる電解質
と、上記電池素子と上記電解質材とを封入する外装材とが備
えられている電池。
【請求項２】上記電池素子が、上記負極と上記正極と
の間に上記セパレータを介して積層され、扁平状に捲回
されている請求項１記載の電池。
【請求項３】上記規制部材は、一主面上に粘着材を有
するテープ部材であり、上記テープ部材の幅が、上記セパレータの面内方向にお
ける上記セパレータの幅方向と略直交する方向の上記電
池素子の寸法に対し、０．１倍〜１．１倍の範囲である
請求項２記載の電池。
【請求項４】上記規制部材は、一主面上に粘着材を有
するテープ部材であり、上記テープ部材の長さが、上記セパレータの幅に対し、
０．８倍〜６倍の範囲である請求項２記載の電池。
【請求項５】負極基板上に負極活物質層が形成された
負極と、正極基板上に正活物質層が形成された正極との
間に、絶縁性微多孔膜からなるセパレータを介して積層
された電池素子を形成する素子形成工程と、上記電池素子の外周部に、充放電時に上記負極と上記正
極とが上記電池素子の積層方向に近接離間するのを規制
する規制部材を取り付ける規制部材取り付け工程と、上記規制部材が取り付けられた上記電池素子を外装材に
挿入する素子挿入工程と、上記電池素子が挿入された上記外装材に、上記負極と上
記正極との間でイオンを移動させる電解質を注入する電
解質注入工程と、上記電池素子と上記電解質材とが入った上記外装材を密
閉封止する外装封止工程とを有する電池の製造方法。
【請求項６】上記素子形成工程においては、上記電池
素子を、上記負極と上記正極との間に上記セパレータを
介して積層し、扁平状に捲回する請求項５記載の電池の
製造方法。
【請求項７】上記規制部材取り付け工程においては、
上記規制部材として一主面上に粘着材を有するテープ部
材を用い、上記テープ部材の幅を、上記セパレータの面内方向にお
ける上記セパレータの幅方向と略直交する方向の上記電
池素子の寸法に対し、０．１倍〜１．１倍の範囲にする
請求項６記載の電池の製造方法。
【請求項８】上記規制部材取り付け工程においては、
上記規制部材として一主面上に粘着材を有するテープ部
材を用い、上記テープ部材の長さを、上記セパレータの幅に対し、
０．８倍〜６倍の範囲にする請求項６記載の電池の製造
方法。