JP2006216461A - Secondary battery - Google Patents

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Masahiko Mitsui
正彦 三井
Yuji Nishi
勇二 西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery which is excellent in mountability, has a long life, and provides a sufficiently large output. <P>SOLUTION: A battery cell is provided with a cathode sheet 21 having an edge side 21m where a cathode current collector is provided and an edge side 21n opposing to the edge side 21m, and an anode sheet 26 having an edge side 26m where an anode current collector is provided and an edge side 26n opposing to the edge side 26m. The cathode sheet 21 and the anode sheet 26 are wound in a laminated state such that the direction from the edge side 21m toward the edge side 21n and the direction from the edge side 26m toward the edge side 26n are mutually in the opposite direction. The cathode sheet 21 is formed so that the thickness increases from the edge side 21n toward the edge side 21m. The anode sheet 26 is formed so that the thickness increases from the edge side 26n toward the edge side 26m. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、一般的には、２次電池に関し、より特定的には、積層した正極シートおよび負極シートを、スパイラル状に巻回することによって形成される２次電池に関する。   The present invention generally relates to a secondary battery, and more particularly to a secondary battery formed by winding a laminated positive electrode sheet and negative electrode sheet in a spiral shape.

従来の２次電池に関して、たとえば、特開平９−１９９１７７号公報には、充填率が高く、高容量かつエネルギ密度の高い特性を得ることを目的とした２次電池が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された２次電池は、集電体と、集電体の表面に塗布された電極材料とからなる正極シートおよび負極シートを備える。集電体の端部には、リードが取り付けられている。正極シートおよび負極シートの少なくともひとつの電極シートの集電体は、電極シートの長さ方向に沿って、リードに近いほど厚みが大きくなるように形成されている。電極材料は、電極シートの長さ方向に沿って、リードに近いほど厚みが小さくなるように形成されている。   Regarding a conventional secondary battery, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-199177 discloses a secondary battery intended to obtain characteristics with a high filling rate, a high capacity, and a high energy density (Patent Document). 1). The secondary battery disclosed in Patent Document 1 includes a positive electrode sheet and a negative electrode sheet each including a current collector and an electrode material applied to the surface of the current collector. A lead is attached to the end of the current collector. The current collector of at least one electrode sheet of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet is formed such that the thickness increases as the distance from the lead increases along the length direction of the electrode sheet. The electrode material is formed so that the thickness decreases as it is closer to the lead along the length direction of the electrode sheet.

また、特開２００４−３１２７０号公報には、セルの電圧を検出する検出線を一方側に集中させることを目的とした両タブ型セルが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された両タブ型セルは、セル外装体から互いに反対方向に伸延する正極タブおよび負極タブを有する。
特開平９−１９９１７７号公報 特開２００４−３１２７０号公報 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-31270 discloses a both-tab type cell for the purpose of concentrating detection lines for detecting the cell voltage on one side (Patent Document 2). Both tab-type cells disclosed in Patent Document 2 have a positive electrode tab and a negative electrode tab that extend in opposite directions from the cell outer package.
JP-A-9-199177 JP 200431270 A

セパレータを介して積層した正極シートおよび負極シートを、スパイラル状に巻き込んで形成した、いわゆる巻回型の２次電池が知られている。このタイプの２次電池では、正極シートおよび負極シートに流れる電流量が、正極端子および負極端子に近い位置で増大する。このため、正極端子および負極端子の近傍で電位降下が大きくなり、電池から十分な出力が取り出せないおそれが生じる。また、正極シートおよび負極シートの表面に形成された活物質の利用率に変化が生じ、活物質が局所的に早く劣化するおそれが生じる。   A so-called winding type secondary battery in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet laminated via a separator are spirally wound is known. In this type of secondary battery, the amount of current flowing through the positive electrode sheet and the negative electrode sheet increases at positions close to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. For this reason, the potential drop increases in the vicinity of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, and there is a possibility that sufficient output cannot be taken out from the battery. Moreover, a change occurs in the utilization factor of the active material formed on the surfaces of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and the active material may locally deteriorate quickly.

また、巻回型の２次電池では、正極シートおよび負極シートからなる積層体の厚みが不均一であると、その積層体をスパイラル状に巻回した時に２次電池が歪な形状に仕上がってしまう。この場合、２次電池を複数、組み合わせて電池モジュールとした際に、電池モジュールが大型化し、搭載性が悪化するおそれが生じる。   Further, in a wound type secondary battery, if the thickness of the laminate composed of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet is uneven, the secondary battery is finished in a distorted shape when the laminate is wound in a spiral shape. End up. In this case, when a plurality of secondary batteries are combined to form a battery module, the battery module becomes large and mountability may be deteriorated.

一方、上述の特許文献１では、電極材料（活物質）が、リードに近いほど厚みが小さくなるように形成されている。しかしながら、この場合、電極材料の厚みが小さく形成されている位置で、電流が集中して流れ、電極材料の利用率が高くなる。このため、電極材料がリードに近い位置で早く劣化し、２次電池の寿命が短くなるおそれが生じる。   On the other hand, in Patent Document 1 described above, the electrode material (active material) is formed so that the thickness is smaller as it is closer to the lead. However, in this case, current concentrates and flows at a position where the thickness of the electrode material is small, and the utilization factor of the electrode material increases. For this reason, there is a possibility that the electrode material deteriorates quickly at a position close to the lead and the life of the secondary battery is shortened.

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、搭載性に優れるとともに、寿命が長く、十分に大きい出力が得られる２次電池を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a secondary battery that is excellent in mountability, has a long life, and can obtain a sufficiently large output.

この発明に従った２次電池は、正極端子が設けられる第１の端辺と、第１の端辺に対向する第２の端辺とを有する正極シートと、負極端子が設けられる第３の端辺と、第３の端辺に対向する第４の端辺とを有する負極シートとを備える。正極シートおよび負極シートは、第１の端辺から第２の端辺に向かう方向と、第３の端辺から第４の端辺に向かう方向とが、互いに反対方向になるように積層された状態で巻回される。正極シートは、第２の端辺から第１の端辺に向かうに従って厚みが大きくなるように形成されている。負極シートは、第４の端辺から第３の端辺に向かうに従って厚みが大きくなるように形成されている。   A secondary battery according to the present invention includes a positive electrode sheet having a first end side on which a positive electrode terminal is provided, a second end side facing the first end side, and a third electrode on which a negative electrode terminal is provided. A negative electrode sheet having an end side and a fourth end side facing the third end side. The positive electrode sheet and the negative electrode sheet were laminated so that the direction from the first end side to the second end side and the direction from the third end side to the fourth end side were opposite to each other. It is wound in a state. The positive electrode sheet is formed so that the thickness increases from the second end side toward the first end side. The negative electrode sheet is formed so that the thickness increases from the fourth end side toward the third end side.

なお、正極シートおよび負極シートの厚みとは、正極シートおよび負極シートの積層方向における正極シートおよび負極シートの長さを意味する。   In addition, the thickness of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet means the length of the positive electrode sheet and negative electrode sheet in the lamination direction of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet.

このように構成された２次電池によれば、正極シートでは、電流が集中して流れる第１の端辺の近傍で、第２の端辺の近傍と比較して抵抗が小さくなり、負極シートでは、電流が集中して流れる第３の端辺の近傍で、第４の端辺の近傍と比較して抵抗が小さくなる。このため、第１および第３の端辺の近傍で生じる電位降下を抑制し、より大きい出力が得られる２次電池を実現することができる。また、正極シートおよび負極シートが局所的に劣化することを防止して、２次電池の寿命を長くできる。   According to the secondary battery configured as described above, in the positive electrode sheet, the resistance is reduced in the vicinity of the first end side where the current flows in a concentrated manner as compared with the vicinity of the second end side. Then, the resistance is smaller in the vicinity of the third end side where the current flows intensively than in the vicinity of the fourth end side. For this reason, the secondary battery which suppresses the electric potential drop which arises in the vicinity of the 1st and 3rd edge, and can obtain a larger output is realizable. Moreover, it is possible to prevent the positive electrode sheet and the negative electrode sheet from being locally deteriorated, thereby extending the life of the secondary battery.

また、正極シートおよび負極シートは、正極シートで厚みが相対的に大きくなる第１の端辺と、負極シートで厚みが相対的に小さくなる第４の端辺とが同じ側に位置し、正極シートで厚みが相対的に小さくなる第２の端辺と、負極シートで厚みが相対的に大きくなる第３の端辺とが同じ側に位置するように、積層される。このため、正極シートおよび負極シートからなる積層体の厚みが、正極端子と負極端子との間で大きく変化するということがない。これにより、積層体を巻回して得られる２次電池の形状が、歪になることを防止し、２次電池の搭載性を向上させることができる。   In the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, the first end side having a relatively large thickness in the positive electrode sheet and the fourth end side having a relatively small thickness in the negative electrode sheet are located on the same side. The second end side having a relatively small thickness on the sheet and the third end side having a relatively large thickness on the negative electrode sheet are laminated on the same side. For this reason, the thickness of the laminated body which consists of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet does not change a lot between a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. Thereby, the shape of the secondary battery obtained by winding the laminate can be prevented from becoming distorted, and the mountability of the secondary battery can be improved.

また好ましくは、正極シートおよび負極シートは、第１の端辺と第２の端辺との間で正極シートの厚みが変化する割合と、第３の端辺と第４の端辺との間で負極シートの厚みが変化する割合とが、ほぼ等しくなるように形成されている。このように構成された２次電池によれば、正極シートおよび負極シートからなる積層体の厚みを、正極端子と負極端子との間で、より均一にできる。   Preferably, the positive electrode sheet and the negative electrode sheet have a rate at which the thickness of the positive electrode sheet changes between the first end side and the second end side, and between the third end side and the fourth end side. The ratio of the change in the thickness of the negative electrode sheet is substantially the same. According to the secondary battery configured as described above, the thickness of the laminate including the positive electrode sheet and the negative electrode sheet can be made more uniform between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.

また好ましくは、正極シートおよび負極シートの表面には、活物質層が形成されている。活物質層は、その表面上でほぼ均一な厚みを有する。このように構成された２次電池によれば、電流が集中して流れる第１および第３の端辺の近傍において、活物質層が局所的に劣化することを抑制できる。これにより、２次電池の寿命が短くなることを防止できる。   Preferably, an active material layer is formed on the surfaces of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. The active material layer has a substantially uniform thickness on its surface. According to the secondary battery configured as described above, it is possible to suppress the active material layer from being locally deteriorated in the vicinity of the first and third end sides where the current flows in a concentrated manner. Thereby, it can prevent that the lifetime of a secondary battery becomes short.

以上説明したように、この発明によれば、搭載性に優れるとともに、寿命が長く、十分に大きい出力が得られる２次電池を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a secondary battery that is excellent in mountability, has a long life, and can obtain a sufficiently large output.

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、この発明の実施の形態における電池セルを示す斜視図である。図中に示す電池セルは、複数個が直列に組み合わされて組電池とされる。その組電池は、ハイブリッド自動車に搭載され、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とともに、ハイブリッド自動車の動力源となる。   FIG. 1 is a perspective view showing a battery cell according to an embodiment of the present invention. A plurality of battery cells shown in the drawing are combined in series to form an assembled battery. The assembled battery is mounted on a hybrid vehicle and becomes a power source of the hybrid vehicle together with an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.

図１を参照して、電池セル１０は、リチウムイオン２次電池から構成されている。電池セル１０は、正極シート２１および負極シート２６が重ね合わされた電極体２０を備える。正極シート２１には、正極集電タブ１１が接続されており、負極シート２６には、負極集電タブ１２が接続されている。   With reference to FIG. 1, the battery cell 10 is comprised from the lithium ion secondary battery. The battery cell 10 includes an electrode body 20 in which a positive electrode sheet 21 and a negative electrode sheet 26 are superimposed. The positive electrode current collecting tab 11 is connected to the positive electrode sheet 21, and the negative electrode current collecting tab 12 is connected to the negative electrode sheet 26.

図２は、図１中の電極体の分解組立図である。図２を参照して、電極体２０は、正極シート２１、負極シート２６および２枚のセパレータ３０が、正極シート２１、セパレータ３０、負極シート２６、セパレータ３０の順に重ね合わされて形成されている。正極シート２１および負極シート２６は、矢印１０２に示す方向（以下、たんに積層方向とも呼ぶ）に重ね合わされている。   FIG. 2 is an exploded view of the electrode body in FIG. Referring to FIG. 2, electrode body 20 is formed by stacking positive electrode sheet 21, negative electrode sheet 26, and two separators 30 in the order of positive electrode sheet 21, separator 30, negative electrode sheet 26, and separator 30. The positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 are overlaid in a direction indicated by an arrow 102 (hereinafter also simply referred to as a stacking direction).

図３は、図２中の正極シートを詳細に示す斜視図である。図中では、正極シートの長手方向の一部が示されている。図２および図３を参照して、正極シート２１は、略矩形形状を有するアルミニウム箔から形成されている。正極シート２１は、略矩形形状の長手方向に延びる一対の端辺２１ｍおよび２１ｎを有する。端辺２１ｍと端辺２１ｎとは、略矩形形状の短手方向に距離を隔てて、互いに平行に延びている。   FIG. 3 is a perspective view showing the positive electrode sheet in FIG. 2 in detail. In the drawing, a part of the positive electrode sheet in the longitudinal direction is shown. 2 and 3, positive electrode sheet 21 is formed from an aluminum foil having a substantially rectangular shape. The positive electrode sheet 21 has a pair of end sides 21m and 21n extending in the longitudinal direction of a substantially rectangular shape. The end side 21m and the end side 21n extend in parallel to each other at a distance in the lateral direction of the substantially rectangular shape.

正極シート２１は、表面２１ａと、表面２１ａの裏側に位置する表面２１ｂとを有する。表面２１ａおよび２１ｂには、正極活物質を含有するペースト２２が塗布されている。正極活物質としては、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ3等、リチウムイオン２次電池に用いられる正極活物質の１種もしくは２種以上を特に限定することなく使用できる。表面２１ａおよび２１ｂには、ペースト２２が塗布されていないペースト未塗布部２３が、端辺２１ｍに沿って帯状に延びて形成されている。 The positive electrode sheet 21 has a surface 21a and a surface 21b located on the back side of the surface 21a. A paste 22 containing a positive electrode active material is applied to the surfaces 21a and 21b. As the positive electrode active material, one or more of the positive electrode active materials used in the lithium ion secondary battery such as LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 3 can be used without any particular limitation. On the surfaces 21a and 21b, a paste non-applied portion 23 to which the paste 22 is not applied is formed extending in a band shape along the end side 21m.

積層方向における正極シート２１の長さを、正極シート２１の厚みと呼んだ場合に、正極シート２１は、端辺２１ｎから端辺２１ｍに向かうに従って、厚みが大きくなるように形成されている。正極シート２１は、端辺２１ｎに位置して、厚みｄ１を有し、端辺２１ｍに位置して、厚みｄ１よりも大きい厚みｄ２を有する。正極シート２１の厚みｄは、厚みｄ１から厚みｄ２まで、一定の割合で増大している。表面２１ａは、積層方向に直交する表面２１ｂに対して、傾斜して延在している。このような構成により、端辺２１ｍと端辺２１ｎとを結ぶ方向に直交する平面で切断した場合の正極シート２１の断面積は、端辺２１ｎから端辺２１ｍに向かうに従って大きくなる。   When the length of the positive electrode sheet 21 in the stacking direction is called the thickness of the positive electrode sheet 21, the positive electrode sheet 21 is formed so that the thickness increases from the end side 21n toward the end side 21m. The positive electrode sheet 21 is located at the end side 21n and has a thickness d1, and is located at the end side 21m and has a thickness d2 larger than the thickness d1. The thickness d of the positive electrode sheet 21 increases from the thickness d1 to the thickness d2 at a constant rate. The surface 21a extends with an inclination with respect to the surface 21b orthogonal to the stacking direction. With such a configuration, the cross-sectional area of the positive electrode sheet 21 when cut along a plane orthogonal to the direction connecting the end side 21m and the end side 21n increases from the end side 21n toward the end side 21m.

図４は、図２中の負極シートを詳細に示す斜視図である。図中では、負極シートの長手方向の一部が示されている。図２および図４を参照して、負極シート２６は、略矩形形状を有する銅箔から形成されている。負極シート２６は、略矩形形状の長手方向に延びる一対の端辺２６ｍおよび２６ｎを有する。端辺２６ｍと端辺２６ｎとは、略矩形形状の短手方向に距離を隔てて、互いに平行に延びている。   FIG. 4 is a perspective view showing in detail the negative electrode sheet in FIG. In the drawing, a part of the negative electrode sheet in the longitudinal direction is shown. 2 and 4, negative electrode sheet 26 is formed of a copper foil having a substantially rectangular shape. The negative electrode sheet 26 has a pair of end sides 26m and 26n extending in the longitudinal direction of a substantially rectangular shape. The end side 26m and the end side 26n extend in parallel to each other with a distance in the lateral direction of the substantially rectangular shape.

負極シート２６は、表面２６ａと、表面２６ａの裏側に位置する表面２６ｂとを有する。表面２６ａおよび２６ｂには、負極活物質を含有するペースト２７が塗布されている。負極活物質としては、アモルファスカーボン、グラファイトカーボン等、リチウムイオン２次電池に用いられる負極活物質の１種もしくは２種以上を特に限定することなく使用できる。表面２６ａおよび２６ｂには、ペースト２７が塗布されていないペースト未塗布部２８が、端辺２６ｍに沿って帯状に延びて形成されている。   The negative electrode sheet 26 has a surface 26a and a surface 26b located on the back side of the surface 26a. A paste 27 containing a negative electrode active material is applied to the surfaces 26a and 26b. As the negative electrode active material, one type or two or more types of negative electrode active materials used for lithium ion secondary batteries, such as amorphous carbon and graphite carbon, can be used without particular limitation. On the surfaces 26a and 26b, a paste non-applied portion 28, to which the paste 27 is not applied, is formed extending in a band shape along the end side 26m.

負極シート２６は、端辺２６ｎから端辺２６ｍに向かうに従って、厚みが大きくなるように形成されている。負極シート２６は、端辺２６ｎに位置して、厚みｄ１を有し、端辺２６ｍに位置して、厚みｄ１よりも大きい厚みｄ２を有する。負極シート２６の厚みｄは、厚みｄ１から厚みｄ２まで、一定の割合で増大している。表面２６ａは、積層方向に直交する表面２６ｂに対して、傾斜して延在している。このような構成により、端辺２６ｍと端辺２６ｎとを結ぶ方向に直交する平面で切断した場合の負極シート２６の断面積は、端辺２６ｎから端辺２６ｍに向かうに従って大きくなる。   The negative electrode sheet 26 is formed to increase in thickness from the end side 26n toward the end side 26m. The negative electrode sheet 26 is located at the end side 26n and has a thickness d1, and is located at the end side 26m and has a thickness d2 larger than the thickness d1. The thickness d of the negative electrode sheet 26 increases from the thickness d1 to the thickness d2 at a constant rate. The surface 26a extends with an inclination with respect to the surface 26b orthogonal to the stacking direction. With such a configuration, the cross-sectional area of the negative electrode sheet 26 when it is cut along a plane orthogonal to the direction connecting the end side 26m and the end side 26n increases from the end side 26n toward the end side 26m.

本実施の形態では、正極シート２１と負極シート２６とが、厚みを含めて同一形状を有する。   In the present embodiment, the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 have the same shape including the thickness.

なお、正極シート２１および負極シート２６の厚みを変化させる方法としては、特に限定されないが、たとえば、常温もしくは加温条件下で、圧力を変化させながらシート材料を圧延する方法が挙げられる。   The method for changing the thicknesses of the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 is not particularly limited, and examples thereof include a method of rolling the sheet material while changing the pressure under normal temperature or heating conditions.

図５は、図１中の正極シートおよび負極シートからなる積層体の断面図である。図中には、図２中のＶ−Ｖ線上に沿った位置に相当する積層体の断面形状が示されている。図２および図５を参照して、セパレータ３０は、短手方向の長さが正極シート２１および負極シート２６よりも小さく形成された略矩形形状を有する。セパレータ３０は、均一な厚みを有する。セパレータ３０としては、たとえば、多孔質のポリプロピレン樹脂シートを使用することができる。ペースト２２は、表面２１ａおよび２１ｂ上で均一な厚みを有する。ペースト２７は、表面２６ａおよび２６ｂ上で均一な厚みを有する。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a laminate including the positive electrode sheet and the negative electrode sheet in FIG. In the figure, the cross-sectional shape of the laminated body corresponding to the position along the line VV in FIG. 2 is shown. Referring to FIGS. 2 and 5, separator 30 has a substantially rectangular shape in which the length in the short direction is smaller than that of positive electrode sheet 21 and negative electrode sheet 26. The separator 30 has a uniform thickness. As the separator 30, for example, a porous polypropylene resin sheet can be used. The paste 22 has a uniform thickness on the surfaces 21a and 21b. The paste 27 has a uniform thickness on the surfaces 26a and 26b.

正極シート２１および負極シート２６は、端辺２１ｍから端辺２１ｎに向かう方向と、端辺２６ｍから端辺２６ｎに向かう方向とが、互いに反対方向になるように重ね合わされている。正極シート２１および負極シート２６は、表面２１ａと表面２６ａとが向い合うように重ね合わされている。このとき、正極シート２１にペースト２２が塗布された領域と、負極シート２６にペースト２７が塗布された領域とが、セパレータ３０を介して向い合う。また、正極シート２１のペースト未塗布部２３が、セパレータ３０の長手方向に延びる一方の端辺から露出し、負極シート２６のペースト未塗布部２８が、セパレータ３０の長手方向に延びる他方の端辺から露出する。   The positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 are overlapped so that the direction from the end side 21m to the end side 21n and the direction from the end side 26m to the end side 26n are opposite to each other. The positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 are overlaid so that the surface 21a and the surface 26a face each other. At this time, the region where the paste 22 is applied to the positive electrode sheet 21 and the region where the paste 27 is applied to the negative electrode sheet 26 face each other through the separator 30. Further, the paste non-applied portion 23 of the positive electrode sheet 21 is exposed from one end side extending in the longitudinal direction of the separator 30, and the other end side of the negative electrode sheet 26 extending in the longitudinal direction of the separator 30 is exposed. Exposed from.

本実施の形態では、厚みｄ２を有する端辺２１ｍと、厚みｄ１を有する端辺２６ｎとが同じ側に位置し、厚みｄ１を有する端辺２１ｎと、厚みｄ２を有する端辺２６ｍとが同じ側に位置するように、正極シート２１および負極シート２６が重ね合わされている。また、セパレータ３０ならびにペースト２２および２７は、均一な厚みに形成されている。このため、電極体２０を構成する積層体は、正極シート２１および負極シート２６が重ね合わされた位置で、均一な厚みを有する。   In the present embodiment, the end side 21m having the thickness d2 and the end side 26n having the thickness d1 are located on the same side, and the end side 21n having the thickness d1 and the end side 26m having the thickness d2 are on the same side. The positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 are overlapped so as to be positioned at each other. Further, the separator 30 and the pastes 22 and 27 are formed to have a uniform thickness. For this reason, the laminated body which comprises the electrode body 20 has a uniform thickness in the position where the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 were piled up.

図１を参照して、電極体２０は、正極シート２１および負極シート２６からなる積層体が、中心軸１０１を中心にスパイラル状に巻回されることによって形成されている。中心軸１０１は、端辺２１ｍと端辺２１ｎとが隔てる方向もしくは端辺２６ｍと端辺２６ｎとが隔てる方向に延びている。積層体は、中心軸１０１に直交する平面で切断した場合の断面形状が、長円となるように巻回されている。なお、積層体の断面形状は、長円に限定されず、たとえば、円形や楕円形であっても良い。   With reference to FIG. 1, the electrode body 20 is formed by winding a laminated body including a positive electrode sheet 21 and a negative electrode sheet 26 in a spiral shape around a central axis 101. The central axis 101 extends in a direction in which the end side 21m and the end side 21n are separated from each other or in a direction in which the end side 26m and the end side 26n are separated from each other. The laminated body is wound so that the cross-sectional shape when it is cut along a plane orthogonal to the central axis 101 is an ellipse. In addition, the cross-sectional shape of a laminated body is not limited to an ellipse, For example, circular and an ellipse may be sufficient.

中心軸１０１に沿った方向に隔てた電極体２０の両端では、それぞれ、ペースト未塗布部２３およびペースト未塗布部２８が、中心軸１０１を中心とした半径方向に多層に重なっている。電極体２０には、リチウム塩を有機溶媒に溶かした有機電解質が含浸させられている。   At both ends of the electrode body 20 separated in the direction along the central axis 101, the paste non-applied part 23 and the paste non-applied part 28 overlap in multiple layers in the radial direction with the central axis 101 as the center. The electrode body 20 is impregnated with an organic electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent.

正極集電タブ１１は、多層に重なったペースト未塗布部２３を挟持した状態で溶着されることによって、正極シート２１に接続されている。負極集電タブ１２は、多層に重なったペースト未塗布部２８を挟持した状態で溶着されることによって、負極シート２６に接続されている。正極集電タブ１１および負極集電タブ１２は、電極体２０から互いに反対方向に延びるように、それぞれ正極シート２１および負極シート２６に接続されている。正極集電タブ１１は、たとえば、アルミニウムから形成されており、負極集電タブ１２は、たとえば、銅から形成されている。   The positive electrode current collecting tab 11 is connected to the positive electrode sheet 21 by being welded in a state where the paste non-applied portion 23 that is stacked in multiple layers is sandwiched. The negative electrode current collecting tab 12 is connected to the negative electrode sheet 26 by being welded in a state where the paste non-applied portions 28 that are stacked in multiple layers are sandwiched. The positive electrode current collecting tab 11 and the negative electrode current collecting tab 12 are connected to the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 so as to extend in the opposite directions from the electrode body 20, respectively. The positive electrode current collector tab 11 is made of, for example, aluminum, and the negative electrode current collector tab 12 is made of, for example, copper.

なお、図１中には図示されていないが、電極体２０は、ラミネート外装体によって覆われる。このラミネート外装体としては、たとえば、アルミニウムからなる基材にポリエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ：poly ethylene terephthalate）が被膜されたものが使用される。また、ラミネート外装体に替えて、金属製のケース体を用いても良い。   Although not shown in FIG. 1, the electrode body 20 is covered with a laminate outer package. As this laminated exterior body, for example, a base material made of aluminum and coated with a polyethylene terephthalate resin (PET) is used. In addition, a metal case body may be used in place of the laminate exterior body.

本実施の形態では、電極体２０を構成する積層体が、正極集電タブ１１が接続される位置と負極集電タブ１２が接続される位置との間で、均一な厚みで形成されている。電極体２０は、このような積層体を中心軸１０１を中心に巻回して形成されるため、電池セル１０を、中心軸１０１に沿って一様な長円形の断面を有する円柱形状に仕上げることができる。   In this Embodiment, the laminated body which comprises the electrode body 20 is formed by the uniform thickness between the position where the positive electrode current collection tab 11 is connected, and the position where the negative electrode current collection tab 12 is connected. . Since the electrode body 20 is formed by winding such a laminated body around the central axis 101, the battery cell 10 is finished in a cylindrical shape having a uniform oval cross section along the central axis 101. Can do.

図３および図４を参照して、電池セル１０の放電時、正極シート２１では、電流が端辺２１ｎから端辺２１ｍに向かい、端辺２１ｍから正極集電タブ１１に流れ込む。この間、ペースト２２に含まれる正極活物質からリチウムイオンが供給されるため、端辺２１ｎから端辺２１ｍに近づくに従って、正極シート２１に流れる電流量が増大する。一方、負極シート２６では、電流が負極集電タブ１２から端辺２６ｍに流れ込み、端辺２６ｍから端辺２６ｎに向かう。この間、ペースト２７に含まれる負極活物質に向けてリチウムイオンを放出するため、端辺２６ｍから端辺２１ｎに近づくに従って、負極シート２６に流れる電流量が減少する。つまり、正極シート２１および負極シート２６では、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２がそれぞれ接続された端辺２１ｍおよび２６ｍで、電流が集中して流れる。   Referring to FIGS. 3 and 4, during discharge of battery cell 10, in positive electrode sheet 21, current flows from end side 21 n toward end side 21 m and from end side 21 m to positive electrode current collecting tab 11. During this time, since lithium ions are supplied from the positive electrode active material contained in the paste 22, the amount of current flowing through the positive electrode sheet 21 increases as the end side 21n approaches the end side 21m. On the other hand, in the negative electrode sheet 26, a current flows from the negative electrode current collecting tab 12 to the end side 26m, and travels from the end side 26m to the end side 26n. During this time, since lithium ions are released toward the negative electrode active material contained in the paste 27, the amount of current flowing through the negative electrode sheet 26 decreases as the end side 26m approaches the end side 21n. That is, in the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26, current flows in a concentrated manner at the end sides 21 m and 26 m to which the positive electrode current collecting tab 11 and the negative electrode current collecting tab 12 are connected.

本実施の形態では、この電流が集中して流れる端辺２１ｍおよび２６ｍに近づくに従って、正極シート２１および負極シート２６の断面積が大きくなるように形成されている。このため、電流が集中して流れる位置で、正極シート２１および負極シート２６の抵抗が小さくなる。これにより、端辺２１ｍおよび２６ｍの近傍で生じる電位降下を小さく抑えることができる。   In this Embodiment, it forms so that the cross-sectional area of the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 may become large as it approaches the end sides 21m and 26m which this electric current concentrates. For this reason, the resistance of the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 is reduced at a position where current flows in a concentrated manner. As a result, the potential drop that occurs in the vicinity of the end sides 21m and 26m can be kept small.

また、ペースト２２および２７は、正極シート２１および負極シート２６の表面上で均一な厚みを有する。このため、端辺２１ｍおよび２６ｍの近傍で、ペースト２２および２７の厚みを確保することができ、ペースト２２および２７に含まれる活物質が、局所的に劣化することを防止できる。   The pastes 22 and 27 have a uniform thickness on the surfaces of the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26. For this reason, the thickness of the pastes 22 and 27 can be secured in the vicinity of the end sides 21 m and 26 m, and the active material contained in the pastes 22 and 27 can be prevented from being locally degraded.

この発明の実施の形態における２次電池としての電池セル１０は、正極端子としての正極集電タブ１１が設けられる第１の端辺としての端辺２１ｍと、端辺２１ｍに対向する第２の端辺としての端辺２１ｎとを有する正極シート２１と、負極端子としての負極集電タブ１２が設けられる第３の端辺としての端辺２６ｍと、端辺２６ｍに対向する第４の端辺としての端辺２６ｎとを有する負極シート２６とを備える。正極シート２１および負極シート２６は、端辺２１ｍから端辺２１ｎに向かう方向と、端辺２６ｍから端辺２６ｎに向かう方向とが、互いに反対方向になるように積層された状態で巻回される。正極シート２１は、端辺２１ｎから端辺２１ｍに向かうに従って厚みが大きくなるように形成されている。負極シート２６は、端辺２６ｎから端辺２６ｍに向かうに従って厚みが大きくなるように形成されている。   The battery cell 10 as the secondary battery in the embodiment of the present invention includes an end side 21m as a first end side on which the positive electrode current collecting tab 11 as a positive electrode terminal is provided, and a second side facing the end side 21m. A positive electrode sheet 21 having an end side 21n as an end side, an end side 26m as a third end side on which the negative electrode current collecting tab 12 as a negative electrode terminal is provided, and a fourth end side facing the end side 26m And an anode sheet 26 having an end side 26n. The positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 are wound in a state where they are stacked such that the direction from the end side 21m to the end side 21n and the direction from the end side 26m to the end side 26n are opposite to each other. . The positive electrode sheet 21 is formed so that the thickness increases from the end side 21n toward the end side 21m. The negative electrode sheet 26 is formed so that the thickness increases from the end side 26n toward the end side 26m.

このように構成された、この発明の実施の形態における電池セル１０によれば、電池セル１０を、軸方向に断面形状が変化しない円柱形状に形成することができる。このため、電池セル１０を複数、組み合わせて組電池とした場合に、より小さいスペースに数多くの電池セル１０を配列することができる。これにより、組電池の小型化を図ることができ、ハイブリッド自動車に対する電池セル１０の搭載性を向上させることができる。また同時に、正極シート２１および負極シート２６の端辺２１ｍおよび２６ｍの近傍で生じる電位降下を小さく抑えることができるため、電池セル１０の出力を向上させることができる。また、ペースト２２および２７に含まれる活物質の局所的な劣化を抑制して、電池セル１０の寿命が短くなることを防止できる。   According to the battery cell 10 in the embodiment of the present invention configured as described above, the battery cell 10 can be formed in a cylindrical shape whose cross-sectional shape does not change in the axial direction. For this reason, when a plurality of battery cells 10 are combined to form an assembled battery, many battery cells 10 can be arranged in a smaller space. Thereby, size reduction of an assembled battery can be achieved and the mounting property of the battery cell 10 with respect to a hybrid vehicle can be improved. At the same time, since the potential drop that occurs in the vicinity of the edges 21m and 26m of the positive electrode sheet 21 and the negative electrode sheet 26 can be suppressed to a small value, the output of the battery cell 10 can be improved. Moreover, local deterioration of the active material contained in the pastes 22 and 27 can be suppressed, and the life of the battery cell 10 can be prevented from being shortened.

なお、本実施の形態では、リチウムイオン電池から構成された電池セル１０を用いて、本発明を説明したが、正極シートおよび負極シートの積層体がスパイラル状に巻回された２次電池であれば、特に限定されるものではない。   In the present embodiment, the present invention has been described using the battery cell 10 composed of a lithium ion battery. However, it may be a secondary battery in which a laminate of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet is wound in a spiral shape. For example, there is no particular limitation.

続いて、本実施の形態における電池セル１０による効果を確認するために行なった実施例について、説明を行なう。   Subsequently, an example performed to confirm the effect of the battery cell 10 in the present embodiment will be described.

図３を参照して、正極シート２１において、端辺２１ｎの電位を０（Ｖ）に設定した場合に、端辺２１ｎから端辺２１ｍに向かう各位置の電位をシミュレーションにより求めた。計算条件として、端辺２１ｍと端辺２１ｎとの間の長さを、２０ｍｍとし、ｄ１を０ｍｍ、ｄ２を１ｍｍとした。また比較のため、端辺２１ｍと端辺２１ｎとの間で、一定の厚み０．５ｍｍを有する正極シートについても、同様のシミュレーションを行なった。   With reference to FIG. 3, in the positive electrode sheet 21, when the potential of the end side 21n was set to 0 (V), the potential at each position from the end side 21n toward the end side 21m was obtained by simulation. As calculation conditions, the length between the end side 21m and the end side 21n was 20 mm, d1 was 0 mm, and d2 was 1 mm. For comparison, a similar simulation was performed for a positive electrode sheet having a constant thickness of 0.5 mm between the end side 21m and the end side 21n.

図６は、正極シートの各位置の電位を示すグラフである。図中では、端辺２１ｎが設けられた位置を基準に、端辺２１ｎから端辺２１ｍに向かう方向の正極シート２１の長さが、Ｘで表わされている。本実施の形態における正極シート２１の結果が、曲線５１によって表わされており、比較のための正極シートの結果が、曲線５２によって表わされている。図６を参照して、比較のための正極シートと比べて、本実施の形態における正極シート２１によれば、電流が集中して流れる端辺２１ｍの近傍において、電位降下を１割程度、抑制できることを確認できた。   FIG. 6 is a graph showing the potential at each position of the positive electrode sheet. In the drawing, X represents the length of the positive electrode sheet 21 in the direction from the end side 21n to the end side 21m with reference to the position where the end side 21n is provided. The result of the positive electrode sheet 21 in the present embodiment is represented by a curve 51, and the result of the positive electrode sheet for comparison is represented by a curve 52. Referring to FIG. 6, compared to the positive electrode sheet for comparison, according to positive electrode sheet 21 in the present embodiment, the potential drop is suppressed by about 10% in the vicinity of edge 21 m through which current flows. I was able to confirm that I could do it.

次に、上述の条件において、最厚部である端辺２１ｍの厚みｄ２を、１ｍｍに固定し、最薄部である端辺２１ｎの厚みｄ１を、０ｍｍから１ｍｍまで変化させた場合に端辺２１ｍで得られる電位φ２を、シミュレーションにより求めた。上述の比較のための正極シートにおいて端辺２１ｍで得られる電位をφ１として、電位差比（φ１−φ２）／φ１を算出した。   Next, when the thickness d2 of the end side 21m which is the thickest part is fixed to 1 mm and the thickness d1 of the end side 21n which is the thinnest part is changed from 0 mm to 1 mm under the above-described conditions, the end side The potential φ2 obtained at 21 m was obtained by simulation. The potential difference (φ1−φ2) / φ1 was calculated assuming that the potential obtained at the edge 21 m in the positive electrode sheet for comparison was φ1.

図７は、最厚部に対する最薄部の比（ｄ１／ｄ２）と、電位差比（φ１−φ２）／φ１との関係を示すグラフである。図７を参照して、本シミュレーションの条件では、最厚部に対する最薄部の比（ｄ１／ｄ２）が、０．２８以上０．４８以下の時に、電位降下を抑制する効果が大きく得られることを確認できた。また、ｄ１／ｄ２が、０．３６の時に、電位降下を抑制する効果が最も大きく得られることを確認できた。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the ratio of the thinnest part to the thickest part (d1 / d2) and the potential difference ratio (φ1-φ2) / φ1. Referring to FIG. 7, under the conditions of this simulation, when the ratio of the thinnest part to the thickest part (d1 / d2) is 0.28 or more and 0.48 or less, the effect of suppressing the potential drop is greatly obtained. I was able to confirm that. Further, it was confirmed that the effect of suppressing the potential drop was most greatly obtained when d1 / d2 was 0.36.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態における電池セルを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the battery cell in embodiment of this invention. 図１中の電極体の分解組立図である。FIG. 2 is an exploded view of the electrode body in FIG. 1. 図２中の正極シートを詳細に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the positive electrode sheet in FIG. 2 in detail. 図２中の負極シートを詳細に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the negative electrode sheet in FIG. 2 in detail. 図１中の正極シートおよび負極シートからなる積層体の断面図である。It is sectional drawing of the laminated body which consists of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet in FIG. 正極シートの各位置の電位を示すグラフである。It is a graph which shows the electric potential of each position of a positive electrode sheet. 最厚部に対する最薄部の比（ｄ１／ｄ２）と、電位差比（φ１−φ２）／φ１との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ratio (d1 / d2) of the thinnest part with respect to the thickest part, and electric potential difference ratio ((phi) 1- (phi) 2) / (phi) 1.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電池セル、１１ 正極集電タブ、１２ 負極集電タブ、２１ 正極シート、２１ｍ，２１ｎ，２６ｍ，２６ｎ 端辺、２２，２７ ペースト、２６ 負極シート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery cell, 11 Positive electrode current collection tab, 12 Negative electrode current collection tab, 21 Positive electrode sheet, 21m, 21n, 26m, 26n End edge, 22, 27 Paste, 26 Negative electrode sheet.

Claims (3)

正極端子が設けられる第１の端辺と、前記第１の端辺に対向する第２の端辺とを有する正極シートと、
負極端子が設けられる第３の端辺と、前記第３の端辺に対向する第４の端辺とを有する負極シートとを備え、
前記正極シートおよび前記負極シートは、前記第１の端辺から前記第２の端辺に向かう方向と、前記第３の端辺から前記第４の端辺に向かう方向とが、互いに反対方向になるように積層された状態で巻回され、
前記正極シートは、前記第２の端辺から前記第１の端辺に向かうに従って厚みが大きくなるように形成されており、前記負極シートは、前記第４の端辺から前記第３の端辺に向かうに従って厚みが大きくなるように形成されている、２次電池。 A positive electrode sheet having a first edge on which a positive electrode terminal is provided and a second edge facing the first edge;
A negative electrode sheet having a third end side provided with a negative electrode terminal and a fourth end side facing the third end side;
In the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, a direction from the first end side to the second end side and a direction from the third end side to the fourth end side are opposite to each other. Wound in a stacked state,
The positive electrode sheet is formed such that the thickness increases from the second end side toward the first end side, and the negative electrode sheet extends from the fourth end side to the third end side. The secondary battery is formed so as to increase in thickness as it goes to. 前記正極シートおよび前記負極シートは、前記第１の端辺と前記第２の端辺との間で前記正極シートの厚みが変化する割合と、前記第３の端辺と前記第４の端辺との間で前記負極シートの厚みが変化する割合とが、ほぼ等しくなるように形成されている、請求項１に記載の２次電池。   The positive electrode sheet and the negative electrode sheet have a ratio of a change in thickness of the positive electrode sheet between the first end side and the second end side, and the third end side and the fourth end side. 2. The secondary battery according to claim 1, wherein the ratio of the thickness of the negative electrode sheet changing between the two is substantially the same. 前記正極シートおよび前記負極シートの表面には、活物質層が形成されており、
前記活物質層は、前記表面上でほぼ均一な厚みを有する、請求項１または２に記載の２次電池。 An active material layer is formed on the surfaces of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet,
The secondary battery according to claim 1, wherein the active material layer has a substantially uniform thickness on the surface.
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