JP2004311167A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】外装缶の上部開口を閉塞する封止構造が簡素であり、従ってリチウムイオン二次電池の製造コストの低減化に貢献でき、しかも対象機器に対する装脱着をワンタッチで簡便に行うことができ、ペン型データ記憶入力装置などのモバイル機器の内蔵電源として好適な、円筒型のリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】スパイラル状の電極集合体３を構成する正・負極の各上端部には、正・負極端子８・９がそれぞれ装着されている。封口体４には、正・負極端子８・９の挿入を許す通孔１０が上下貫通状に設けられている。そして、封口体４の通孔１０に対して正・負極端子８・９が、しまりばめ状に挿入されていて、該正・負極端子８・９の開放端部が通孔１０の内部に埋設状に存している。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上方開口部を有する有底円筒状の金属製の外装缶内に、リチウムイオンの挿入と脱離が可能な正極と負極とをセパレーターを介してスパイラル状に捲回してなる電極集合体と、リチウム塩を含有した有機電解液とが装填されていて、外装缶の上方開口部が円柱状の封口体で閉塞されている円筒型のリチウムイオン二次電池関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等やノート型パーソナルコンピューターなどモバイル機器の高性能化、小型軽量化が目覚しい。これらモバイル機器は携帯型のデバイスであるため、電源として通常は電池が用いられる。中でもリチウムイオン二次電池は平均作動電圧が約３．６Ｖと現存の電池の中で最も高く、しかも充電すれば繰り返し使用できるのでモバイル機器用の電源として幅広く採用されている。
【０００３】
その他のモバイル機器として、紙に書かれた手書きの文字や図形などの情報を携帯電話やパソコンへ転送できるペン型データ記憶入力装置が開発されている。
この装置でオンラインショッピングの申し込み用紙に記入した内容をＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールでパソコン等に送信すれば自動的に決済処理が実行されるので、申し込みをする手続きが簡略化されるなどの利点がある。
【０００４】
ここで、ペン型データ記憶入力装置の構造を本発明の図８を使って説明する。
ペン型データ記憶入力装置はドットを読み取るカメラと、インクとを先端に設けており、さらにカメラが読み取った画像を解析するプロセッサ、その軌跡を記憶するメモリー、パソコンなどへデータを送るトランシーバーであるＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール、装置の電源となる電池などで構成される。必要に応じて電池が過充電や過放電になるのを防止する保護回路、電池の固定および電池と保護回路との電気的接続を担うコネクターなどが組み込まれる。
【０００５】
かかるペン型データ記憶入力装置においては、通常は内部電源としてリチウムイオン二次電池が好適に用いられる。ペン型データ記憶入力装置は概ね円筒型の形状であるため、円筒型の電池が収納性などの点から好適に採用される。
【０００６】
円筒型のリチウムイオン二次電池は、例えば単三型のサイズで容量が７００ｍＡｈ以上と高く、また化学的に活性なリチウムイオンや可燃性の有機溶剤を電解液とする。このため過充電や過放電などの異常があった場合には時として発火する危険がある。そこで通常のリチウムイオン二次電池においては、安全性確保のために、金属製外装缶の開口部を閉塞する封止体に過電流遮断機構や、電池の内圧が上昇したときに作動する破裂板などを設けている。そのため、封止体は部品点数が多いものとなり、しかも精密性が求められるため、電池の製造コストの上昇を招く不利があった。
【０００７】
ペン型データ記憶入力装置などのモバイル機器類は、機器本体よりも電池の寿命の方が一般的には短いため、電池のみを交換できることが望まれる。加えて電池がモバイル機器から簡単に装脱着できることが望まれる。通常の円筒型リチウムイオン二次電池では、正極端子は開口部を閉塞する封止体から引き出されており、負極端子は外装缶に溶接された構造となっている。すなわち正極および負極の端子が、外装缶から同一方向に出ておらず、ワンタッチで機器本体へ簡単に装脱着することはできなかった。
【０００８】
外装缶への溶接がなく、封口体の構造を簡素化した電池は、例えば特許文献１に提案されている。そこでは外装缶の内部にスパイラル状電極が装填されていて、該スパイラル状電極の正極端子および負極端子が、外装缶の上面開口を閉塞する封口体から外部に引き出されている。封口体は円柱形のゴム成形品であり、その中央部に正・負極端子の挿通を許す通孔を備えている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−３０８２０６号公報（段落番号００１５、００１６、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１にかかるリチウムイオン二次電池では、封口体を円柱形のゴム成形品としているため、過電流遮断機構や破裂板などを備える従来形態に比べて封口体の構造を簡素化でき、リチウムイオン二次電池の製造コストの低減化に貢献できる。但し、正負極端子が封口体から引き出された構造であるため、電池を機器本体に装着する際には、正負極端子の溶接等の煩わしい作業が必要であり、ワンタッチで簡単に装着できない。封口体から引き出された正負極端子どうしが接触して、短絡する危険もある。
【００１１】
上記文献においては、電池の外装缶としてアルミニウム製の円筒缶を用いている。アルミニウムはリチウムの存在する有機電解液中でリチウムに対し、１Ｖ以上の電圧では比較的安定であるが、１Ｖを下回る電圧ではリチウムと合金化する。上記文献にかかる電池では、外装缶は正極とも負極とも電気的に接続していない状態、すなわち外装缶は略０Ｖに近い電位にあるため、外装缶を構成するアルミニウムが徐々に電解液中のリチウムと反応し電池の性能劣化を誘引するおそれがある。また時としてアルミニウムの溶解もおこり、外装缶の破損が生じて内部の電解液が漏液するおそれもある。
【００１２】
リチウムイオン二次電池の電解液は基本的に腐食性が強いため、対象機器の内部が漏れた電解液で汚染されると、時としてこれ以上の機器の使用が不可能になる。例えば電池をパック化するなどの漏液対策を採ると、電池自身が大きくなり、その結果、対象機器を大型化せざるを得ない。
【００１３】
本発明の目的は、外装缶の上部開口を閉塞する封止構造が簡素であり、従ってリチウムイオン二次電池の製造コストの低減化に貢献でき、しかも対象機器に対する装脱着をワンタッチで簡便に行うことができ、ペン型データ記憶入力装置などのモバイル機器の内蔵電源として好適なリチウムイオン二次電池を提供することにある。
【００１４】
本発明の目的は、外装缶の耐食を確実に防ぐことができ、従ってパック化など漏液対策は不要で外形寸法の小型化が容易であり、ペン型データ記憶入力装置などのモバイル機器の内蔵電源として好適なリチウムイオン二次電池を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１に示すごとく、上方開口部を有する有底円筒状の金属製の外装缶２内に、リチウムイオンの挿入と脱離が可能な正極５と負極６とをセパレーター７を介してスパイラル状に捲回してなる電極集合体３と、リチウム塩を含有した有機電解液とが装填されており、前記外装缶２の上方開口部が円柱状の封口体４で閉塞されている円筒型のリチウムイオン二次電池１を対象とする。図１および図２に示すごとく、前記電極集合体３を構成する正・負極５・６の各上端部には、正・負極端子８・９がそれぞれ装着されている。前記封口体４には、前記正・負極端子８・９の挿入を許す通孔１０が上下貫通状に設けられている。そして、前記封口体４の通孔１０に対して前記正・負極端子８・９が、しまりばめ状に挿入されていて、該正・負極端子８・９の開放端部が通孔１０の内部に埋設状に存していることを特徴とする。
【００１６】
正極端子８と負極端子９とは、図１に示すように電極集合体３の中央部を中心とする同じ円周上に位置するものであっても、図３に示すように互いに異なる直径寸法を有する円周上に配置された形態であってもよい。正負極端子８・９の外形寸法は、同一である必要はなく、異なるものとしてもよい。また、図４に示すごとく、封口体４の通孔１０の内径寸法を正負極端子８・９で異なるものとしてもよい。
【００１７】
ここでしまりばめ状とは、封口体４の通孔１０の開口形状および寸法が、正・負極端子８・９の横断平面視の外形形状および寸法と略同じ又は僅かに小さく設定されていて、正・負極端子８・９がしめしろをもって通孔１０内に嵌合していることを意味する。しかるに、通孔１０内に正・負極端子８・９を挿入したときに、該通孔１０が正・負極端子８・９で完全に閉じられて、封口体４の外装缶１５に対する閉塞状態を維持できる。とくに、封口体４をゴムなどの弾性材で形成した場合には、通孔１０の開口寸法は、正・負極端子８・９の横断平面視の外形形状および寸法よりも僅かに小さく設定することができ、この場合には封口体４自身の弾性復元力を以って、通孔１０内に正・負極端子８・９が圧嵌状に挿入される。
【００１８】
本発明のリチウムイオン二次電池１は、例えば図９に示すようなコネクター２９を介して、ペン型データ記憶入力装置２０（図８参照）などの各種モバイル機器内に装着される。図９においてコネクター２９は、リチウムイオン二次電池１の上端部を覆うベース部３５と、該ベース部３５の外周端から下方へ張り出し形成されて、リチウムイオン二次電池１の外装缶２を外嵌係合するフランジ部３６とを備えている。ベース部３５の中央部には、リチウムイオン二次電池１の正・負極端子８・９と電気的に接続される一対の接続端子３７・３７が下方へ張り出し形成されている。そして、コネクター２９の装着部３２にリチウムイオン二次電池１を装着したとき、封口体４の通孔１０内に挿入されたコネクター２９の接続端子３７・３７の開放端部が、正・負極端子８・９の開放端部と接することで、接続端子３７・３７と正・負極端子８・９との間が電気的に接続される。
【００１９】
図７に示すごとく、電極集合体３は、シート状の負極の長さ方向の一端部に、負極端子９を溶接固定したうえで、該一端部を巻き始端として、正負極５・６およびセパレーター７をスパイラル状に捲回してなるものとすることができる。完成された電極集合体３は、図６に示すように中央部に負極端子９が配されており、正極端子８が電極集合体３の外周寄りに配されたものとなる。
【００２０】
正極５または負極６の作動電圧が有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下であり、外装缶２が有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属を材質としており、正極５または負極６が、外装缶２の内面と電気的に接続された構造を採ることができる。この場合には、外装缶２は、アルミニウムを材質とすることが望ましい。
【００２１】
負極６の作動電圧が有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下であり、外装缶２が、有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属を材質としており、負極６が、外装缶２の内面と電気的に接続された構造を採ることができる。この場合には、外装缶２は、ステンレスを材質とするものが望ましい。
【００２２】
【発明の作用効果】
本発明に係るリチウムイオン二次電池１によれば、図１に示すごとく、正・負極端子８・９の開放端部が封口体４の通孔１０の内部に埋設状に存しているので、正負極端子８・９を封口体４から引き出した形態（図１０）においては不可避であった正負極端子８・９どうしが不用意に接触することに起因する短絡の発生を良好に抑えることができ、安全性に優れたリチウムイオン二次電池１が得られる。更に、図９に示すごとく、コネクター２９の接続端子３７・３７を電池１の上面側から封口体４の通孔１０内に挿入するだけで、接続端子３７・３７と正負極端子８・９とを電気的に接続できるので、半田付け作業などの煩わしい作業は不要となり、ワンタッチで対象機器に電池１を装着することが可能となり、ペン型データ記憶入力装置２０などの各種モバイル機器に好適なリチウムイオン二次電池が得られる。封口体４は、基本的に円柱型の成形品で済むから、電池構造の簡素化を図ることができ、リチウムイオン二次電池１を安価に量産できる。
【００２３】
図６および図７に示すごとく、電極集合体３を、シート状の負極６の長さ方向の一端部に負極端子９を溶接固定したうえで、該一端部を巻き始端として、正負極５・６およびセパレーター７をスパイラル状に捲回してなるものとしてあると、従来のスパイラル状の電極集合体においてはデッドスペースであった中心の中空部に負極端子９を配して、このスペースの有効利用を図ることができるので、外装缶２内のスペース上のロスを最小限に抑えることができる。このことは、捲回される正・負極５・６の長さ寸法を大きく稼ぐことができるので、放電容量などの電池特性の向上に資する。
【００２４】
一般的に電極集合体は、シート状の正負極の長さ方向の中央部に、電極端子を溶接したうえで、これら正負極をスパイラル状に捲回して作成される。このとき、端子の溶接部分が厚いと、電極およびセパレーターの間に隙間ができ、電池の内部抵抗が高くなって、充放電のサイクル特性に悪影響を及ぼす。更に隙間が余分なスペースとなって、電極集合体を外装缶に装填できなくなるおそれもある。
このため、直径１〜３ｍｍの丸棒の一部をプレス加工して溶接部分を扁平状とする、あるいは扁平状の金属片にワイヤーを溶接する方法が一般的に採られており、当該電極端子の加工コスト分だけ、電池の製造コストが高く付く不利がある。
【００２５】
また、アルミニウムのように柔らかい材質であれば、比較的容易に扁平状に加工できるが、ニッケルや銅のワイヤーを扁平状に加工することは困難である。このため、これらニッケル等からなる電極端子を用いる場合には、プレス加工後に削るなどの工程を必要とし、相当なコスト高を招く。また、扁平状の端子にワイヤーを溶接する方法も、溶接位置などに高い精度が求められるため、コスト高を招く不利がある。
【００２６】
これに対して、図６に示すごとく電極集合体３の中央部に負極端子９が存する形態としてあると、負極端子９に対するプレスや溶接などの加工が省くことができるので、電池１の製造コストの低減化に貢献できる。電極端子８・９を扁平状とすることに由来するスペース上のロスを最小限に抑えて、電池特性の向上を図ることもできる。
【００２７】
正極５または負極６の作動電圧を有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下となるように設定し、外装缶２の素材として有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属（例えばアルミニウム）を選択し、そのうえで正極５または負極６と、外装缶２の内面とを電気的に接続した形態としてあると、例えばアルミニウム製の外装缶２と正極５とを電気的に接続しておけば、外装缶２は正極５と同じ２．５Ｖ以上５Ｖ以下の電位領域に常にあるため、外装缶２が腐食することを良好に防止できる。これにより、パック化などの漏液対策が不要となるから、電池１の外形寸法の小型化を図ることができ、図８に示すようなペン型データ記憶入力装置２０などのモバイル機器の内蔵電源として好適なリチウムイオン二次電池が得られる。
【００２８】
同様に、通常のリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いられる炭素のかわりに、例えばＬｉ_４ Ｔｉ_５ Ｏ_１２の組成で代表されるリチウムとチタンの複合酸化物を負極活物質としてもよい。Ｌｉ_４ Ｔｉ_５ Ｏ_１２の作動電圧範囲はリチウムに対し１Ｖ以上３Ｖ以下なのでリチウムに対するアルミニウムの安定電位範囲にある。すなわち正極５のかわりに負極６をアルミニウム製の外装缶２の内部に接続させてもよく、これによっても外装缶２の腐食を良好に防ぐことができる。
【００２９】
あるいは、負極６の作動電圧が有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下となるように設定し、外装缶２が有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属を材質（例えばステンレス）を選択する。そのうえで、負極６と外装缶２の内面とを電気的に接続した形態を採ることができる。これにより、例えばステンレス製の外装缶２と負極６とを電気的に接続しておけば、外装缶２は負極と同じ０Ｖ以上３Ｖ以下の電位領域に常にあるため、外装缶２が腐食することを良好に防止できる。この場合の負極活物質としては、従来の負極活物質である炭素、あるいはリチウムとチタンの複合酸化物を挙げることができる。ステンレスは３Ｖを超える高い電位では構成成分の鉄がイオン化して溶出する危険があるため、正極５と接続させるのは好ましくない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態） 図１および図２に本発明の第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池を示す。図１に示すごとく、リチウムイオン二次電池１は、上方開口部を有する有底円筒型の外装缶２と、この外装缶２内に収納される電極集合体３と、外装缶２の上方開口部を密閉状に閉塞する封口体４とからなる。図２に示すように電極集合体３は、シート状の正極５と負極６とをセパレーター７を介してスパイラル状に捲回してなる。電極集合体３には、後述する有機電解液が含浸される。
【００３１】
電池１の外部の負荷と電気的に接続させるため、正極５の上端部には正極端子８が取り付けられている。同様に負極６の上端部には負極端子９が取り付けられている。これら正・負極端子８・９は、アルミニウムなどの導電性物質を素材として棒状あるいは線状に形成されており、正・負極５・６の各上端部に溶接固定されている。具体的には、正・負極端子８・９はアルミニウム製のワイヤーを用いることができ、その基端部（下端部）には、正・負極５・６に対する溶接固定用の扁平部を設けてある。
【００３２】
封口体４は円柱状に形成されており、その上・底面の中央部に、正・負極端子８・９の挿入を許す通孔１０が上下貫通状に設けられている。ここでは正・負極端子８・９の開放端部、すなわち先端部が、封口体４の通孔１０内に埋設状に存している点が着目される。封口体４の通孔１０の開口形状および寸法は、正・負極端子８・９の横断平面視の平面形状および寸法と略同じ又は僅かに小さく設定されていて、正・負極端子８・９がしめしろをもって通孔１０内に嵌合している。つまり、封口体４の通孔１０に対して正・負極端子８・９は、しまりばめ状に挿入されている。
【００３３】
このように正極端子８の先端部と負極端子９の先端部が、それぞれ封止体４の内部に存していると、正極５および負極６の端子同士が接触して短絡をおこしたり、外部に引き出された端子が折れて破損することをよく防止できる。加えて、封口体４の通孔１０に対して正・負極端子８・９が、しまりばめ状に挿入されていると、通孔１０から有機電解液が漏液するおそれがない。
【００３４】
外装缶２の腐食を防止するため、電極集合体３の正極５または負極６と外装缶２の内面とを電気的に導通接続させている。これは両者を導通させていないと、外装缶２が電気化学的に浮いた状態となり、腐食や電解質塩と反応するなどの不具合が生じることに拠る。有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下の作動電圧を示す正極５または負極６を選択した場合には、有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属を材質とした外装缶２を選択し、電極５・６と外装缶２の内面とを電気的に接続することで、かかる不具合を回避できる。この場合の外装缶２の具体的な材質としては、例えばアルミニウムを挙げることができる。
【００３５】
アルミニウムを材質とした外装缶２を用いた場合、例えばリチウムに対し、２．５〜５Ｖの範囲で作動するリチウム含有遷移金属酸化物を活物質とした正極５、または１〜３Ｖの範囲で作動するリチウムとチタンの複合酸化物を活物質とした負極６のうちのどちらか一方を外装缶２の内面に接続すれば、外装缶２の腐食を良好に防止できる。これに対して、炭素を活物質とした負極６をアルミニウムの外装缶２に導通した場合には、炭素はリチウム極に対し０〜３Ｖの電圧領域で作動するため、外装缶２が電解液中のリチウムと反応して電池の性能劣化などを誘引して不適である。
【００３６】
あるいは、有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下の作動電圧を示す負極６と、有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属を材質とした外装缶２の内面とを電気的に接続した構成としてもよい。この場合の外装缶２の具体的な材質としては、例えばステンレスを挙げることができる。
【００３７】
ステンレスを材質とした外装缶２を用いた場合、３Ｖを超える高い電圧にさらしておくと構成成分の鉄がイオン化して溶出し、外装缶２の破損を誘引する。このため、リチウムに対し０〜３Ｖの電圧領域で作動する炭素または１〜３Ｖの範囲で作動するリチウムとチタンの複合酸化物などから選択される負極６を、外装缶２の内面に接続させればよい。ステンレスは３Ｖを超える高い電位では、構成成分の鉄がイオン化して溶出するおそれがあるため、正極と接続させるのは好ましくない。
【００３８】
正極５あるいは負極６と、外装缶２との電気的な接続方法には特に制限はない。本実施形態においては、図２に示すごとく、電極集合体３の外周面に、正極５（負極６であってもよい）を露出させた電極露出部１２を部分的に設けて、電極集合体３を外装缶２内に装填したときに、電極露出部１２が外装缶２の内面に接触することで、正極５と外装缶２とが電気的に接続されるようにしてある。詳しくは、セパレーター７をＬ字状に切り出して、正極５の一部を電極集合体３の最外周部に露出させている。かくして、電極集合体３の外径寸法が外装缶２の内径寸法に等しいかあるいは若干小さい程度であれば、電極露出部１２が外装缶２の内面と接触するので、正極５または負極６と、外装缶２とは電気的な導通状態となる。なお、図２において符号１３は、捲回した電極５・６とセパレーター７の固定のため、電極集合体３の外周に貼付された外周テープを示す。
【００３９】
電極集合体３を構成する正極５は、リチウムイオンの挿入脱離が可能なリチウム含有複合金属酸化物を活物質としている。活物質としては、従来のリチウムイオン二次電池に用いられているＬｉＣｏО_２ 、ＬｉＭｎ_２ О_４ 、ＬｉＮｉО_２ などのリチウムを含有した遷移金属酸化物が好適に用いられる。導電性の向上や金属集電体への塗布性を確保する目的で、炭素などの導電剤や高分子バインダーなどを添加することができる。電極構造は、活物質、導電剤、バインダーと溶剤を混合してスラリー状とし、これをアルミニウムなどの金属箔に塗布して乾燥したシート型が好ましい。
【００４０】
正極５を外装缶２と接続させる場合、特に電極露出部１２を設けて直接外装缶２の内面に接触させて接続させる場合には、アルミニウムなどの金属箔表面の塗布した活物質等の塗膜をそのまま電極露出部として外装缶２に接触させてもよいし、金属箔を直接外装缶２に接触させてもよい。
【００４１】
負極６はリチウムイオンの挿入脱離が可能な材料を活物質としており、特に黒鉛、石油コークス、炭素繊維、ハードカーボン、カーボンナノファイバーなどの炭素質材料や、Ｌｉ_４ Ｔｉ_５ О_１２、ＬｉＴｉ_２ О_４ 、Ｌｉ_２ Ｔｉ_３ О_７ 、などのリチウムおよびチタンとの複合酸化物が望ましい。正極５と同様、導電性の向上や金属集電体への塗膜性を確保するためなどの目的で、必要に応じ炭素などの導電剤や高分子バインダーなどを添加することができる。電極構造は銅またはアルミニウムなどの金属箔に正極と同様の手法でスラリーを塗布および乾燥をして得られるシート型が好ましい。
【００４２】
なお、活物質として炭素質材料を用いる場合には、前述した通りリチウムとの電位的な安定性により、金属箔や端子にはアルミニウムを材質としたものを用いることはできず、例えば銅やニッケルを材質としたものが好適である。リチウムおよびチタンとの複合酸化物を負極活物質とする場合には、アルミニウム製の金属箔や端子を用いることができる。
【００４３】
負極６を外装缶２と接続させる場合、特に電極露出部１２を直接外装缶２の内面に接触させて接続させる場合には、正極５と同様に金属箔表面に塗布した活物質等の塗膜をそのまま電極露出部として外装缶に接触させてもよいし、金属箔を直接外装缶２に接触させてもよい。
【００４４】
セパレーター７は、例えば通常のリチウムイオン二次電池で使われているポリオレフィンの微孔性膜が好適に用いられる。
【００４５】
電極集合体３には含浸される電解液は、従来リチウムイオン二次電池に使われているものと同様にＬｉＰＦ_６ やＬｉＢＦ_４ などのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものが好適である。また必要に応じ四級のアンモニウム塩やホスホニウム塩などリチウム塩以外の電解質塩を添加してもかまわない。電解液の有機溶媒としてはたとえばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマブチロラクトンなど通常リチウムイオン二次電池に使われるものが好適に採用される。これら溶媒は単独で用いても構わない、２種類以上を混合して用いても構わない。
【００４６】
外装缶２の上方開口部を閉塞する封口体４は、外装缶２の開口部を閉塞し外部から水分などが混入するのを防止する目的をはたし、また電解液など外装缶２の内部にある材料と反応しなければ特に材質や形状に制限はない。特に、ブチルゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、ニトリルゴムなどを材質としたゴム製封口体が加工性やコストの面で望ましい。
【００４７】
正極５または負極６を外装缶２に電気的に接続した場合は、外装缶２と機器の基板等との接触による短絡を防止するため、外装缶２の外周に熱収縮チューブなどの絶縁フィルムを貼付したり、絶縁性塗料を塗布するなどの処置を施してもよい。
【００４８】
（第２実施形態） 図３に、本発明の第２実施形態に係るリチウムイオン二次電池を示す。この場合のリチウムイオン二次電池１では、正・負極端子８・９のいずれか一方を、電極集合体３の中央寄りに偏寄させている点が、先の第１実施形態と相違する。すなわち、正負極端子８・９が電極集合体３の中央部を中心とする同じ円周上にない点が、先の第１実施例と相違する。これによれば、機器に対して電池１を装着する際に、正・負極端子８・９を間違えて接続するような誤操作を防ぐことができる。その他の構成は、第１実施形態と実質的に同等であるから、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
（第３実施形態） 図４に本発明の第３実施形態に係るリチウムイオン二次電池を示す。この場合のリチウムイオン二次電池１は、封口体４の通孔１０の開口寸法を、正極端子９と負極端子１０とで異なるものとしている点が、先の第１実施形態と相違する。その目的は、先の第２実施例と同様であり、電池１の装着の際の正負極端子８・９の誤操作を防ぐことにある。尤も、正・負極端子８・９の外形寸法を異なるものとしても同様の効果が得られる。その他の構成は、第１実施形態と実質的に同等であるから、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
（第４実施形態） 図５ないし図７に本発明の第４実施形態にかかるリチウムイオン二次電池を示す。この場合のリチウムイオン二次電池１は、負極端子９が電極集合体３の中心にある。
【００５１】
詳しくは図７に示すごとく、負極端子８は、ニッケルまたは銅を素材とするワイヤーであり、シート状の正・負極５・６およびセパレーター７の上下の幅寸法よりも大きな長さ寸法を有している。本実施形態に係る電極集合体３は、以下のように作製することができる。すなわち、負極６、セパレーター７、正極５およびセパレーター７の順に重畳し、それらを長さ方向の一端部で接着剤等により固定したうえで、この固定部分に係る負極６の長さ方向の一端部に、負極端子８を超音波溶接やスポット溶接などで固定する。このとき、負極端子８は、シート状の負極６の幅方向の一端側から上方に突出している。次いで、この一端部を巻き始端として正・負極５・６およびセパレーター７を、長さ方向にスパイラル状に捲回して、図６に示すような電極集合体３を作成する。尤も、負極端子８を負極６に溶接固定したのちに、正極５やセパレーター７などを重畳してもよい。
【００５２】
負極端子８を構成するワイヤーの線径は大きすぎると、スペース上無駄が生じ、小さすぎると負極との十分な接着性が確保できない。従って、ワイヤーの線径は１〜３ｍｍが好適である。それ以外の構成は、第１実施形態と実質的に同等であるから、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池１によれば、負極端子９に対するプレスや溶接などの加工が省くことができるので、電池１の製造コストの低減化に貢献できる。電極端子を扁平状とすることに由来するスペース上のロスを最小限に抑えて、電池特性の向上を図ることもできる。
【００５４】
（ペン型データ記憶入力装置の構造）
以上の第１実施形態１ないし第４実施形態のリチウムイオン二次電池１は、例えば、図８に示すようなペン型データ記憶入力装置の内蔵電源として好適に使用できる。ペン型データ記憶入力装置２０は、ペン型のケース本体２１を基体として、該ケース本体２１の内部に、インク２２、筆圧を検知する筆圧センサ２３、紙面上のドットを読み取るカメラ２４、カメラ２４が読み取った画像を解析するプロセッサ２５、ペン先の軌跡（筆跡）を記憶するメモリー２６、パソコンなどへデータを送るトランシーバー２７、電源となるリチウムイオン二次電池１、該電池１の過充電や過放電を防止する保護回路２８、リチウムイオン二次電池９と保護回路２８とを電気的に接続するコネクター２９などが収納されている。符号３０は、プロセッサ２５、メモリー２６、トランシーバー２７、保護回路２８などが集約的に実装された基板を示す。
【００５５】
図９は、第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池１を装着するためのコネクター２９を示す。同図においてコネクター２９は、下方に開口を有する有底円筒状のプラスチック成形品であり、円筒内部をリチウムイオン二次電池１の装着部３２として、該電池１を抜け止め状に外嵌係合保持する。詳しくは、コネクター２９は、リチウムイオン二次電池１の上端部を覆うベース部３５と、このベース部３５の外周端から下方へ張り出し形成されて、リチウムイオン二次電池１の外装缶２を外嵌係合する円筒壁状のフランジ部３６とからなる。ベース部３５の中央部に、リチウムイオン二次電池１の正・負極端子８・９と電気的に接続される一対の接続端子３７・３７が、円筒内で下方へ張り出し形成されている。
【００５６】
接続端子３７・３７は、導電性物質を素材として棒状に形成されており、ベース部３５に上下貫通状に形成された通孔内に挿入された姿勢で、その上端部がベース部３５の上面に半田付け固定されている。接続端子３７・３７の外形寸法も、封口体４の通孔１０に対してしまりばめ状態となるように、通孔１０の開口寸法よりも大きく設定することができる。正・負極端子８・９の開放端部、および接続端子３７・３７の開放端部は平坦面とされており、接続端子３７・３７を通孔１０内に挿入したとき、正・負極端子８・９および接続端子３７・３７が面接触して、確実な導通状態が得られるようにしてある。符号３３は、接続端子３７・３７と保護回路２８とを接続するリード線を示す。リード線３３は接続端子３７とともに、ベース部３５の上面に半田付け固定されている。
【００５７】
そして、コネクター２９の装着部３２の下方開口部の側からリチウムイオン二次電池１を挿入したとき、電池１の外装缶２がフランジ部３６により抜け止め状に外嵌係合保持される。従って、コネクター２９の装着部３２に対するリチウムイオン二次電池１の装着作業が容易に行え、必要に応じて逆の手順でリチウムイオン二次電池１を簡単に取り外すことができる。これは、充放電を多数繰り返したためなどの理由により電池１の容量が劣化した場合に、新しい電池１と交換する際に有利である。また、電池１をコネクター２９に完全に装着した状態において、封口体４の通孔１０内に圧嵌状に挿入された接続端子３７・３７の開放端部が、正・負極端子８・９と接することで、接続端子３７・３７と正・負極端子８・９とが電気的に接続されるようにしてある。従って、電池１交換の際に煩わし半田付け作業等は不要であり、この点でも電池１の交換作業の簡便化に貢献できる。
【００５８】
第２ないし第４実施形態に係るリチウムイオン二次電池１（図３、図４、図５参照）を内蔵電源とする場合には、正・負極端子８・９の配設位置、および封口体４の通孔１０の配設位置・開口寸法に合わせて、接続端子３７・３７の配設位置および外形寸法を適宜変更すればよい。コネクター２９の筒壁を形成するフランジ部３６は、仮想円周上の例えば三等分点位置に、リチウムイオン二次電池１の外装缶２の外周面に接触作用する案内突部が形成された形態であってもよい。
【００５９】
コネクター２９のフランジ部３６の内壁面に位置決め用の凸部を形成するとともに、リチウムイオン二次電池１の外装缶２に、該凸部に係合する凹溝を形成することができる。この場合には、コネクター２９側の凸部と電池１側の凹溝とを位置合わせしながら、コネクター２９の装着部３２内に電池１を装着するだけで、封口体４の通孔１０内にコネクター２９の接続端子３７・３７の開放端部が挿入されて、該接続端子３７・３７と正・負極端子８・９との電気的な接続が確保される。
【００６０】
【実施例】
次に実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例１） 平均粒子径が１０μｍであるＬｉＣｏＯ_２ ９０重量部にアセチレンブラック５重量部と７０％のポリテトラフルオロエチレンを含むディスパージョン水溶液をポリテトラフルオロエチレンが５重量部になるように加えて混錬し、厚さ１５μｍ、幅２００ｍｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、１２０℃で１時間乾燥処理した。これを３ｔｏｎ／ｃｍ^２ でプレス処理し、幅２７ｍｍ、長さ１５０ｍｍに裁断して、シート状の正極を得た。正極端子としては、一端が直径２ｍｍのワイヤーであり、他端には幅３ｍｍ、長さ２３ｍｍの扁平部を有するアルミニウム製の線状体（全長３２ｍｍ）を用いた。正極端子の扁平部を、シート状正極の長さ方向の中央部に溶接固定した。
【００６１】
平均粒子径が１５μｍである人造黒鉛９０重量部に７０％のポリテトラフルオロエチレンを含むディスパージョン水溶液をポリテトラフルオロエチレンが１０重量部になるように加えて混錬し、厚さ１０μｍ、幅２００ｍｍの銅箔の両面に塗布し、１２０℃で１時間乾燥処理した。これを３ｔｏｎ／ｃｍ^２ でプレス処理し、幅２９ｍｍ、長さ１６５ｍｍに裁断して、シート状の負極を得た。負極端子としては、一端が直径２ｍｍのワイヤーであり、他端には幅３ｍｍ、長さ２５ｍｍの扁平部を有するニッケル製の線状体（全長３３ｍｍ）を用いた。負極端子の扁平部をシート状負極の長さ方向の中央部に溶接固定した。
【００６２】
以上のような正極および負極を厚さ２５μｍ、幅３１ｍｍのポリエチレン製セパレーターを介して正極が外側にくるよう設定して捲回し、図２に示すごとく、直径９．９ｍｍ、長さ３１ｍｍである捲回構造の電極集合体３を得た。セパレーター７をＬ字に切りだして正極５の一部を電極集合体の最外周部に露出させて、電極露出部１２を形成した。巻いた電極５・６とセパレーター７の固定のため、ポリエチレンテレフタレート製の外周テープ１３を貼付した。以上のように作製した電極集合体３を直径１０ｍｍ、長さ３６ｍｍのアルミニウム製の円筒型の外装缶２に挿入した。電極集合体３の外周部に露出した正極５（電極露出部１２）と外装缶２の内面とは接触しており、両者が電気的に接続されるようにした。
【００６３】
外装缶２に装填した電極集合体３にアルゴンガス雰囲気のドライボックス内で、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを１：２（体積比）で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ_６ を１．０モル／リットルの濃度になるように溶解した電解液を含浸させた。電極集合体３の正負極端子８・９が出ている方向に厚さ５ｍｍの円柱型のブチルゴム製の封口体４を嵌合した。最後に、かしめとグルービングをして図１に示すごとく、正・負極端子８・９が、封口体４の内部に埋設状に存する円筒型のリチウムイオン二次電池１を作製した。封口体４の通孔１０の内径寸法は、正・負極端子８・９の外形寸法（直径寸法：２ｍｍ）よりも僅かに小さく設定してあり、封口体４自身の弾性復元力を以って、通孔１０内に正・負極端子８・９が圧嵌状に挿入されるようにしてある。
【００６４】
以上のようなリチウムイオン二次電池を内蔵電源として、図８に示すようなペン型データ記憶入力装置２０（外形１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）を作製した。ペン型データ記憶入力装置２０は、インク２２と、１５万画素のＣＣＤカメラ２４と、３６×３６ピクセルのパターンを解析可能なＣＰＵプロセッサ２５と、８ＭＢのメモリー２６と、トランシーバー２７であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール、リチウムイオン二次電池１、電流および電圧測定回路と過充電防止ＦＥＴおよび過放電防止ＦＥＴを備えた保護回路２８、図９に示すようなコネクター２９とを用いて作製した。
【００６５】
コネクター２９に対する電池１の装着および脱着は容易であり、装脱着操作時に、正・負端子８・９の接触による短絡などはおこらなかった。
【００６６】
（実施例２） 負極６が外側に位置するように捲回した電極集合体３を作製したこと、負極６の一部を電極集合体３の最外周部に露出させたこと、ステンレス製の外装缶２を用いたこと以外はすべて実施例１と同様にして、図１に示すような円筒型のリチウムイオン二次電池１を作製した。
【００６７】
実施例１と同様に、ペン型データ記憶入力装置２０内にあるコネクター２９への電池１の装着および脱着は容易であった。正・負極端子８・９の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００６８】
（実施例３） 実施例１および実施例２においては、正・負極端子８・９は、同じ円周上に配置されていたが、図３に示すごとく、異なる円周上に配置されていてもよい。具体的には、平均粒子径が１０μｍであるＬｉ_４ Ｔｉ_５ Ｏ_１２８０重量部にアセチレンブラック１０重量部と７０％のポリテトラフルオロエチレンを含むディスパージョン水溶液をポリテトラフルオロエチレンが１０重量部になるように加えて混錬し、厚さ１５μｍ、幅２００ｍｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、１２０℃で１時間乾燥処理した。これを３ｔｏｎ／ｃｍ^２ でプレス処理し、幅２９ｍｍ、長さ１６５ｍｍに裁断して、シート状の負極を得た。負極端子の扁平部を、シート状負極の長さ方向の中央よりも巻き始端側に偏寄した位置に溶接固定した。なお、負極端子は実施例１と同様のものを用いた。
【００６９】
正極活物質として平均粒径１０μｍのＬｉＭｎ_２ Ｏ_４ を用いて、実施例１と同様の手法で、正極を作製した。セパレーターは実施例１と同様のものを用いた。
以上のような正負極およびセパレーターを用いて、負極が外周側に位置するように捲回し、直径９．９ｍｍ、長さ３１ｍｍである捲回構造の電極集合体を得た。セパレーターをＬ字に切りだして負極の一部を電極集合体の最外周部に露出させた。外装缶には実施例１と同じアルミニウムの円筒缶を用いた。以上より、図３に示すごとく、負極端子９が電極集合体３の中央寄りに偏寄した円筒型のリチウムイオン二次電池を得た。
【００７０】
実施例１と同様に、コネクター９への電池１の装着および脱着は容易であり、端子８・９の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。なお、ここでのコネクター２９は、負極端子９に合わせて、円筒の内側方に接続端子３７が配設されたものを用いた。つまり、コネクター２９は、その接続端子３７・３７が、正・負極端子８・９の位置および径寸法に合わせて、適宜変更されたものを用いている。以下の実施例・比較例においても同様である。
【００７１】
（実施例４） 外装缶２として、実施例２で用いたステンレス鋼の円筒缶を用いたこと以外はすべて実施例３と同様の手法で図３に示すような円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００７２】
実施例１と同様、コネクター２９への電池１の装着および脱着は容易であり、端子８・９の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００７３】
（実施例５） 一端が直径２ｍｍのワイヤー状であり、他端には幅３ｍｍ、長さ２３ｍｍの扁平部を有するアルミニウム製の正極端子（全長３２ｍｍ）を用いたこと、電極集合体の最外周部をセパレーターですべて多い、負極も正極も電極集合体から露出させなかったこと、すなわち負極も正極も外装缶と電気的に接続していないこと以外はすべて実施例２と同様にして、図４に示す円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【００７４】
実施例１と同様、コネクター２９への電池１の装着および脱着は容易であり、端子の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００７５】
（実施例６） 正極端子として、一端側が直径２ｍｍのワイヤーであり、他端側が幅３ｍｍ、長さ２３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの扁平部であるアルミニウム製の端子を用いた。負極端子として、線径２ｍｍ、長さ３３ｍｍのニッケル製ワイヤーを用いた。負極端子をシート状の負極の長さ方向の一端部に溶接固定したうえで、該一端部を巻き始めとして、正負極およびセパレーターをスパイラル状に捲回して図６に示すような電極集合体３を得た。それ以外はすべて実施例１と同様にして、図５に示す円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【００７６】
実施例１と同様、図９に示すペン型データ記憶入力装置内にあるコネクターへの電池の装着および脱着は容易であり、端子の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００７７】
（実施例７） 負極が外側にくるように調節してスパイラル状の電極集合体を作製し、負極の一部を最外周部に露出させて、外装缶に電気的に接続させたこと、外装缶としてステンレス製の円筒缶を用いたこと以外は、すべて実施例６と同様にして、図５に示すような円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【００７８】
実施例１と同様、コネクター２９への電池１の装着および脱着は容易であり、端子の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００７９】
（比較例１） 正極端子として、一端が直径２ｍｍのワイヤー状であり、他端には幅３ｍｍ、長さ２３ｍｍの扁平部を有するアルミニウム製の端子（全長５２ｍｍ）を用いたこと、負極端子として、一端が直径２ｍｍのワイヤー状であり、他端には幅３ｍｍ、長さ２５ｍｍの扁平部を有するニッケル製の端子（全長５３ｍｍ）を用いたこと以外はすべて実施例１と同様にして直径９．９ｍｍ、長さ３１ｍｍである捲回構造の電極集合体を作製した。以下、実施例１と同様の手法で図１０に示すごとく、正・負極端子８・９が封口体４の外部に引き出された円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【００８０】
ここでのペン型データ記憶入力装置２０のコネクター２９は、図１０に示すごとく、正・負極端子８・９の挿通を許す一対の通孔４０を備える円盤形状を呈するものとした。コネクター２９に対する電池の装着作業は、正・負極端子８・９の開放端部とコネクター２９の通孔４０とを位置合わせしたうえで、通孔４０内に正・負極端子８・９を挿通し、さらに正・負極端子８・９の開放端部をベース部３５の上面に半田溶接するという極めて煩わしいものであった。加えて、前記の位置合わせ作業が完全でない場合には、コネクター２９に向かって電池１を押し付け操作した際に、ベース部３５の下面に当接した正・負極端子８・９が折れ曲がり、その結果、正極端子８と負極端子９が接触して短絡を起こすことがあった。短絡が生じると、電池１の表面温度は短絡前の２０℃から６０℃程度まで上昇した。
【００８１】
（比較例２） 実施例１と同様に、正極が外側にくるよう捲回して電極集合体を作製し、正極の一部を電極集合体の最外周部に露出した。そして、ステンレス製の円筒型の外装缶２を用いたこと以外はすべて実施例１と同様の手法で図１に示す円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【００８２】
実施例１と同様、図６に示すペン型データ記憶入力装置内にある前記コネクターへの電池の装着および脱着は容易であり、端子の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００８３】
（比較例３） 実施例２と同様に、負極が外側にくるよう捲回して電極集合体を作製し、負極の一部を電極集合体の最外周部に露出した。アルミニウム製の円筒型の外装缶２を用いたこと以外はすべて実施例２と同様の手法で、図１に示す円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【００８４】
実施例１と同様、図６に示すペン型データ記憶入力装置内にある前記コネクターへの電池の装着および脱着は容易であり、端子の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００８５】
（比較例４） 線径２ｍｍのニッケル製ワイヤーの一部をプレス加工して、他端に幅３ｍｍ、長さ２５ｍｍの扁平部を有するニッケル製の負極端子（全長４５ｍｍ）を作製した。扁平部の厚さは、０．５ｍｍであった。プレス条件を変えて加工したが、扁平部は０．５ｍｍより薄くすることはできなかった。
【００８６】
この負極端子をシート状の負極の長さ方向の一端部に溶接固定したうえで、該一端部を巻き始端として、正負極およびセパレーターをスパイラル状に捲回して、図６に示すごとく、中央部に負極端子を備えるスパイラル状の電極集合体を作製した。ここでの正極端子は、全長が４２ｍｍのアルミニウム製のワイヤーを用いた。
【００８７】
実施例６と同様のアルミニウム製の円筒型外装缶内に、上記の電極集合体を装填しようとしたが、電極集合体の直径が１０ｍｍを超えてしまい、外装缶に装填することができなかった。そこで、シート状の正極と負極のそれぞれの長さ寸法を２０ｍｍずつ短くして、捲回後の電極集合体の直径寸法が１０ｍｍ以下となるように設定したうえで、これを外装缶内に装填して、図５に示すようなリチウムイオン二次電池を作製した。但し、本比較例においては、正負極端子は封口体から突出するものとした。電極集合体の最外周部は、すべてセパレーターで覆われた構造とした。すなわち、電極露出部を設けなかった。
【００８８】
図１０に示すごとく、正・負極端子８・９の挿通を許す一対の通孔４０・４０を備える円盤状のコネクター２９を用いて、上記のようなリチウムイオン二次電池１をペン型データ記憶入力装置２０内に装着した。但し、この場合のコネクター２９は、円盤中央に負極端子９用の通孔４０を備えている。
【００８９】
コネクター２９に上記の電池１を装着する際には、通孔４０に対する正・負極端子８・９の位置合わせ作業が不可欠となる。この正・負極端子８・９の位置合わせ作業、特に正極端子８の位置合わせ作業は、作業者にとって煩わしいものであり、電池１の装着作業を簡便に行うことはできなかった。また、正・負極端子８・９を通孔４０内に挿通させてから、半田付け作業を行うことが必要であり、この点でも電池装着を簡便に進めることはできない。加えて、位置合わせが完全でない場合には、コネクター２９に向かって電池１を押し上げた際に、ベース部３５の下面に当接した正極端子８が折れ曲がり、その結果、正極端子８が負極端子９に接触して短絡を起こすことがあった。
【００９０】
（比較例５） 正極の一部をスパイラル状電極の最外周部に露出せず、電極集合体の最外周部はすべてセパレーターで覆われた構造とした以外はすべて実施例６と同様にして、図６に示す円筒型のリチウムイオン二次電池を作製した。
【００９１】
実施例６と同様に、ペン型データ記憶入力装置２０内のコネクター２９に対する電池の装着および脱着は容易であり、端子の接触による短絡などの操作的な問題はおこらなかった。
【００９２】
以下の表１に、これら実施例１ないし７、および比較例１ないし５に係る円筒型のリチウムイオン二次電池１の基本構成として、負極、正極活物質、外装缶の材質、および外装缶と接触している電極を示す。
【００９３】
【表１】

【００９４】
以上、実施例１〜７および比較例１〜５で作製した円筒型のリチウムイオン二次電池を用い、３０ｍＡの定電流と４．２Ｖの定電圧で満充電させた後、６０℃の恒温槽内で２４時間放置した。一旦２００ｍＡの定電流で２．７Ｖまで放電した。
そして２００ｍＡの定電流および４．２Ｖの定電圧充電と２００ｍＡの定電流放電（放電カット２．７Ｖ）の条件で充放電サイクル試験を行った。充放電は２３℃の恒温槽内で行った。１、１００、３００サイクル目の放電容量を表２に示す。なお、比較例１の電池は短絡による異常状態となったため、充放電サイクル試験は実施しなかった。
【００９５】
【表２】

【００９６】
表２より、実施例１〜７にかかるリチウムイオン二次電池では、３００サイクル経過後も初期の８０％以上の放電容量を保持することがわかる。試験後の電池を分解調査したが特に異常はみられなかった。
【００９７】
比較例２は実施例と比べて全体的な容量が低いこと、サイクルを重ねると容量劣化が著しいなどの差がでた。試験後の電池を分解してみると比較例２の電池は電解液とステンレス製外装缶の内壁が変色していた。電圧の高い正極とステンレス製外装缶が接触しているため、おそらくステンレス中の鉄がイオン化して溶出し、大幅な容量劣化をおこしたものと考えられる。
【００９８】
比較例３の電池も比較例２と同様の結果であった。試験後の電池を観察すると、外装缶の缶底が腐食して電解液が若干量ではあるが漏液していた。リチウム極に対し、０〜３Ｖの低い電位で作動する人造黒鉛負極中のリチウムイオンとアルミニウム製外装缶が反応し、外装缶が腐食したと考えられる。このような構成の電池をペン型データ記憶入力装置などの電源とすると、電解液の漏液により装置内部が汚染されてしまう。漏液による汚染防止のため電池をパック化すると寸法が大きくなりすぎて装置内部への装填が困難になるか、装置本体そのものを大きくしなければならないなどの問題が生じる。
【００９９】
比較例４では実施例と同じ長さの電極を捲回したスパイラル状電極が外装缶に装填できず、電極を短くしたため１サイクル目の容量が低くなってしまった。また３００サイクルでは１サイクルに対し６０％程度の容量まで低下した。おそらくニッケル製負極端子の扁平部が厚すぎて電極間に余分な隙間ができたことが原因していると考えられる。
【０１００】
比較例５の電池をサイクル試験後に分解して観察したところ、アルミニウム製外装缶の内部が変色していた。アルミニウムの外装缶で電気的に正極とも負極とも接続していないので、おそらくリチウムとアルミニウムが合金化して変色したものと思われる。サイクル特性が実施例より悪いのもこの理由と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図２】第１実施形態に係る電極集合体の外観を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図６】第４実施形態に係る電極集合体の外観を示す図である。
【図７】第４実施形態に係る電極集合体の作成方法を説明するための図である。
【図８】ペン型データ記憶入力装置の構成図である。
【図９】本実施形態に係るリチウムイオン二次電池のコネクターに対する装着方法を示す図である。
【図１０】比較例に係るリチウムイオン二次電池のコネクターに対する装着方法を示す図である。
【符号の説明】
１ リチウムイオン二次電池
２ 外装缶
３ 電極集合体
４ 封口体
５ 正極
６ 負極
７ セパレーター
８ 正極端子
９ 負極端子
１０ 通孔
１２ 電極露出部

Claims (6)

1. 上方開口部を有する有底円筒状の金属製の外装缶内に、リチウムイオンの挿入と脱離が可能な正極と負極とをセパレーターを介してスパイラル状に捲回してなる電極集合体と、リチウム塩を含有した有機電解液とが装填されており、前記外装缶の上方開口部が円柱状の封口体で閉塞されている円筒型のリチウムイオン二次電池において、
   前記電極集合体を構成する正・負極の各上端部には、正・負極端子がそれぞれ装着されており、
   前記封口体には、前記正・負極端子の挿入を許す通孔が上下貫通状に設けられており、
   前記封口体の通孔に対して前記正・負極端子が、しまりばめ状に挿入されていて、該正・負極端子の開放端部が通孔の内部に埋設状に存していることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
2. 前記電極集合体が、シート状の負極の長さ方向の一端部に、負極端子を溶接固定したうえで、該一端部を巻き始端として、正負極およびセパレーターをスパイラル状に捲回してなるものである請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
3. 前記正極または負極の作動電圧が有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下であり、
   前記外装缶が、有機電解液中においてリチウムに対し１Ｖ以上５Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属を材質としており、
   前記正極または負極が、前記外装缶の内面と電気的に接続されている請求項１又は２記載の円筒型リチウムイオン二次電池。
4. 前記外装缶がアルミニウムを材質としている請求項３記載の円筒型リチウムイオン二次電池。
5. 前記負極の作動電圧が有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下であり、
   前記外装缶が、有機電解液中においてリチウムに対し０Ｖ以上３Ｖ以下で電気化学的または化学的に安定な金属を材質としており、
   前記負極が、前記外装缶の内面と電気的に接続されている請求項１又は２記載の円筒型リチウムイオン二次電池。
6. 前記外装缶がステンレスを材質としている請求項５記載の円筒型リチウムイオン二次電池。

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