JP2007172878A - 電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い高率放電特性とともに良好なサイクル寿命を有する電池を提供する。
【解決手段】非水電解質二次電池１０は帯状をなす集電体２１，３１上に活物質を含有する合剤層２２，３２を形成してなる正極板２０と負極板３０とを備える。正極合剤層２２においては、集電体２１の短辺２５に平行な断面においてその幅方向のリード端子側の始端部２１Ａの活物質量が、その反対側における終端部２１Ｂ，３１Ｂの活物質量よりも多く、負極合剤層３２においては、集電体３１の短辺３５に平行な断面においてその幅方向のリード端子側の始端部３１Ａの活物質量が、その反対側における終端部３１Ｂの活物質量よりも少なくなっており、正極合剤層２２と負極合剤層３２の活物質量が多い部分が互いに対向した状態とされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電池およびその製造方法に関する。

例えば非水電解質二次電池は、エネルギー密度が高く小型軽量化が可能な二次電池として携帯電話やデジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ等の小型電源として広く採用されている。また、近年では、エネルギー密度が高いという特性を活かして、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の電源等に利用すべく積極的に検討されている。

上記用途のうち、特に電気自動車やハイブリッド電気自動車向け電源等に非水電解質二次電池を適用するためには、携帯機器の電源として用いられるものよりも大電流放電時の容量維持率（以下、高率放電特性という）の高いものが要求される。また、大電流での充放電が繰り返して行われることを考慮すると、良好な寿命性能も要求される。従来、このような用途に用いられる非水電解質二次電池として、特許文献１に記載のものなどが知られている。
特開平１０−２０８７３０号公報

特許文献１に記載の非水電解質二次電池は、その集電体上に活物質を含有する合剤層が形成されかつ、合剤層の形成されていない露出部にリード端子が接続されている正極板と負極板とを備えている。この正極板と負極板は、その集電体の両面に活物質を含有する合剤を均一に塗布後、乾燥・プレスを経て製造されるので、活物質量が均一な合剤層が形成されている。

一般に、電池の、電極板の集電体における抵抗はリード端子が接続された部分（以下、リード端子接続部という）から離れるほど大きくなる。一方、集電体上に形成される合剤層における抵抗は、合剤層中の活物質と集電体との距離などの因子により影響を受けるが、合剤層が非常に薄い層でできていることから、活物質と集電体との距離よりも前述した集電体における抵抗の影響を受けやすい。したがって、集電体における抵抗の影響をうけて、リード端子接続部に近い合剤層では電位が低くリード端子接続部から離れるほど電位が高くなる電位差が発生し、大電流が放電されると更にこの電位差は大きくなる。そして、合剤層のうち電位の低いところでは、電位の高いところに比べて電池反応が優先的におこり活物質の利用率が高くなる。

ところで、特許文献１に記載の非水電解質二次電池に大電流を放電すると、このものにおいてはリード端子接続部からの距離の如何にかかわらず活物質量が均一であるから、活物質の利用率が高い部分では電池反応に要する活物質が不足し、十分な放電容量が得られなかった。その上、大電流による放電により、特にリード端子接続部に近い部分では部分的に放電深度が深くなり、サイクル寿命が短くなるという点も懸念された。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、大電流による放電を行った際にも十分高い容量が得られる（高率放電特性）とともに良好なサイクル寿命を有する電池を提供することを目的とする。

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意研究を行った結果、特に電気的抵抗の大きい正極板の集電体上に、活物質の利用率に合った合剤層を形成することで大電流放電時にも高い容量が得られるという知見を得た。

また、上記のような正極板に対し、活物質量が均一な合剤層を有する負極を対応させると、正極板の活物質量の多い部分に対向する負極板においては放電深度が深くなることが懸念される。そこで、対向する正極板の活物質量に対応する量の活物質を含む合剤層を形成した負極板を設けることにより、部分的に放電深度の深いところが発生するのを防止し、サイクル寿命を良好にすることができるという知見を得た。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、一対の長辺及び短辺によって囲まれた帯状をなす集電体上に活物質を含有する合剤層を形成してなる正極板と負極板とを、セパレータを挟んで重ねて巻回して構成した発電要素を電池ケースに収容した電池において、前記集電体にはその一方の長辺側の側縁部に前記合剤層が形成されていない露出部が設けられ、その露出部にリード端子が接続されると共に、前記正極板の合剤層においては、前記集電体の巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量が、その反対側における活物質量よりも多く、かつ前記負極板の合剤層においては、前記集電体の前記巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量が、その反対側における活物質量よりも少なくされ、前記正極板及び前記負極板の各リード端子を互いに反対側に位置させることで、前記正極板および前記負極板の活物質量が多い部分が互いに対向した状態とされていることを特徴とする電池である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記正極板の前記リード端子側における合剤層の活物質量は、その反対側における活物質量に対して３％〜２０％多いところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記正極板の、前記リード端子側における合剤層の活物質量と前記反対側における活物質量との比が、前記負極板の、前記リード端子の反対側における合剤層の活物質量と前記リード端子側における活物質量との比に等しいところに特徴を有する。

請求項４の発明は、一対の長辺及び短辺によって囲まれた帯状をなす集電体上に活物質を含有する合剤層が形成されると共に、前記合剤層の形成されていない露出部にリード端子が接続されている正極板と負極板とを、セパレータを挟んで重ねて巻回して構成した発電要素を電池ケースに収容した電池の製造方法において、前記集電体の一方の長辺側の側縁部を前記露出部とし、前記正極板の合剤層は、巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量がその反対側における活物質量よりも多くなるように前記集電体に合剤を塗布した後、前記合剤層の前記リード端子側の活物質の密度が前記反対側における活物質の密度よりも高くなるように形成されると共に前記合剤層が前記集電体上で均一な厚みを有するようにプレスして製造され、前記負極板の合剤層は、前記巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量がその反対側における活物質量よりも少なくなるように前記集電体に合剤を塗布した後、前記合剤層の前記リード端子側の活物質の密度が前記反対側における活物質の密度よりも低くなるように形成されると共に前記合剤層が前記集電体上で均一な厚みを有するようにプレスして製造され、かつ、前記正極板の合剤層の活物質の密度の高い部分と前記負極板の合剤層の活物質の密度の高い部分とを互いに対向させて巻回することを特徴とする電池の製造方法である。

＜請求項１の発明＞
正極板の合剤層においては、集電体の巻回軸に平行な断面においてその幅方向のリード端子側の活物質量が、その反対側における活物質量よりも多いから、活物質の利用率に合った合剤層が形成され、大電流放電時にも、活物質が不足することがない。その結果、十分な放電容量を得ることができる。

また、負極板の合剤層においては、集電体の巻回軸に平行な断面においてその幅方向のリード端子側の活物質量が、その反対側における活物質量よりも少なくされると共に正極板および負極板の活物質量が多い部分が互いに対向した状態とされている。したがって、正極板と負極板の対向する部分の活物質量が対応しており、充放電深度が深い部分が発生することがないので、大電流で充放電を繰り返してもサイクル寿命の低下が少なくなる。

＜請求項２の発明＞
正極板のリード端子側における合剤層の活物質量は、その反対側における活物質量に対して３％〜２０％多いからより活物質の利用率に合った合剤層が形成される。

＜請求項３の発明＞
正極板の、リード端子側における合剤層の活物質量と反対側における活物質量との比が、負極板の、リード端子の反対側における合剤層の活物質量とリード端子側における活物質量との比に等しいから、より対向する部分の活物質量が対応する。その結果、より好適なサイクル寿命のものが得られる。

＜請求項４の発明＞
正極板の合剤層は、巻回軸に平行な断面においてその幅方向のリード端子側の活物質量とその反対側における活物質量がよりも多くなるように集電体に合剤を塗布した後、合剤層の前記リード端子側の活物質の密度が反対側における活物質の密度よりも高くなるように形成されると共に合剤層が集電体上で均一な厚みを有するようにプレスして製造される。そして負極板の合剤層は、巻回軸に平行な断面においてその幅方向のリード端子側の活物質量がその反対側における活物質量よりも少なくなるように集電体に合剤を塗布した後、合剤層のリード端子側の活物質の密度が反対側における活物質の密度よりも低くなるように形成されると共に合剤層が集電体上で均一な厚みを有するようにプレスして製造される。そして、正極板の合剤層の活物質の密度の高い部分と負極板の合剤層の活物質の密度の高い部分とを互いに対向させて巻回するから、本発明の電池を容易に作製することができる。

＜実施形態１＞
以下本発明の実施形態について説明するが本発明はこれに限定されるものではない。

図１には、完成形態の非水電解質二次電池１０（以下、電池１０と記載する）を破断して示す。この電池１０には、円筒状に形成された電池ケース１１と、その内部に収容される発電要素１５とが備えられている。

電池ケース１１は、有底の円筒容器状に形成された金属製の電池ケース１１と、略円盤状に形成されてこの電池ケース１１の開放口を封止する金属製のキャップ１２とで構成されている。電池ケース１１内には、渦巻状に構成された発電要素１５が、その上下に円盤状の絶縁板１３を配した状態で収容されている。そして、この電池ケース１１の開放口には、キャップ１２が封口ガスケット１４を介してかしめつけられている。また、電池ケース１１の内部には、非水電解液が注入されている。

非水電解液は非水溶媒に電解質塩を溶解してなり、非水溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテート、ビニレンカーボネートなどの極性溶媒を単独でまたは二種以上混合して使用することができる。

非水溶媒に溶解する電解質塩は、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＬｉＣＦ_３（ＣＦ_３）_３、ＬｉＣＦ_３（Ｃ_２Ｆ_５）_３、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＣＯＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＣＯＣＦ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＰＦ_３（ＣＦ_２ＣＦ_３）_３等の塩を単独でまたは二種以上混合して使用することができる。

電池ケース１１内に収容された発電要素１５は、正極板２０と負極板３０とをセパレータ１６を挟んで巻回されて構成されている。

セパレータ１６としては、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等を用いることができ、特に合成樹脂微多孔膜を好適に用いることができる。なかでも、ポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、またはこれらを複合した微多孔膜等のポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗等の面で好適に用いることができる。

正極板２０は、アルミニウムなどの金属により形成された厚さ１０〜２０μｍの正極集電体２１の両面に、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含有する正極合剤層２２（後述する）を備えている。また、正極集電体２１は、図２に示すように、帯状をなし、具体的には、１０〜２０ｃｍの一対の短辺２５および１〜５ｍの長辺２６Ａ，２６Ｂによって囲まれた形状をなしている。長辺２６Ａを含む所定の帯状領域（本発明における長辺側の側縁部）は、正極合剤層２２の形成されていない露出部２４とされる。この露出部２４には長辺２６Ａに交差するように正極リード端子２３が約１０ｃｍ間隔で多数接続されている。この正極リード端子２３は巻回後ひとまとめにされ、その先端部は、正極板２０から上方へ突出され、正極端子の役割を果たすキャップ１２に接続されている。正極リード端子２３の材質としては、アルミニウム、ニッケルまたはチタンを等の金属を用いることができる。

正極合剤層２２は、図４に示すように、短辺２５に（巻回軸に）平行な断面において露出部２４に隣り合うリード端子２３側の始端部２１Ａから長辺２６Ｂを終端部２１Ａ（リード端子２３の反対側）としてほぼ均一な厚みを有し、その片側の厚みが１００μｍ前後になるように正極集電体２１に対して略対称に形成されている。正極合剤層２２は、その始端部２１Ａから終端部２１Ｂに近づくに従って合剤層の密度が低くなるように形成されており、その結果、始端部２１Ａから終端部２１Ｂに近づくに従って活物質量が少なくなっている。活物質の利用率を考慮すると、正極合剤層２２のうち最も密度が高いリード端子２３側の始端部２１Ａにおける活物質量は、密度が最も低いリード端子２３と反対側の終端部２１Ｂの活物質量に対して３％〜２０％多いのが好ましい（請求項２に記載の発明）。活物質量の差が３％未満であると活物質の利用率に合った合剤層が形成されず、２０％を超えると始端部２１Ａと終端部２１Ｂでの活物質量の差が大きくなりすぎて、終端部２１Ｂでは活物質が不足した状態となる。

正極合剤層２２に含有される正極活物質としては、組成式Ｌｉ_ｘＭＯ_２、Ｌｉ_ｙＭ_２Ｏ_４、Ｎａ_ｘＭＯ_２（ただし、Ｍは一種類以上の遷移金属、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦２）で表される複合酸化物、トンネル構造または層状構造の金属カルコゲン化物または、金属酸化物などのリチウムを吸蔵放出する遷移金属酸化物を用いることができる。その具体例としては、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_１／２Ｍｎ_１／２Ｏ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２、ＬｉＣｏ_ｘＮｉ_１−ｘＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_２Ｍｎ_２Ｏ_４、ＭｎＯ_２、ＦｅＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＴｉＯ_２またはＴｉＳ_２等が挙げられる。

上記した正極活物質には、導電剤、結着剤等を添加することができる。導電剤としては、無機化合物、有機化合物を用いることができる。無機化合物としては、カーボンブラック、グラファイトなどを用いることができ、有機化合物としては、例えばポリアニリン等の導電性ポリマーなどを用いることができる。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、ポリアクリロニトリルなどを単独で、あるいは混合して用いることができる。

負極板３０は、銅などの金属により形成された厚さ１０ないし２０μｍの銅箔からなる負極集電体３１の両面に、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含有する負極合剤層３２（後述する）を備えている。負極集電体３１は、図２に示すように、帯状をなし、具体的には、１０〜２０ｃｍの一対の短辺３５および１〜５ｍの長辺３６Ａ，３６Ｂによって囲まれた形状をなしている。長辺３６Ａを含む所定の帯状領域（本発明における長辺側の側縁部）は、負極合剤層３２の形成されていない露出部３４とされる。この露出部３４には長辺３６Ａに交差するように負極リード端子３３が約１０ｃｍ間隔で多数接続されている。この負極リード端子３３は巻回後ひとまとめにされ、その先端部は、負極板３０から下方へ突出され、負極端子としての役割を果たす電池ケース１１の底部に接続されている。負極リード端子３３の材質としては、銅やニッケルなどの金属を用いることができ、銅箔にニッケルをメッキしたものが好ましい。

負極合剤層３２は、図４に示すように、短辺３５に平行な断面において露出部３４に隣り合うリード端子３３側の始端部３１Ａから終端部３１Ｂ（リード端子３３と反対側）にかけてほぼ均一な厚みを有し、その片側の厚みが１００μｍ前後になるように負極集電体３１に対して略対称に形成されている。負極合剤層３２は、始端部３１Ａから終端部３１Ｂに近づくに従って密度が高くなるように形成されており、その結果、始端部３１Ａから終端部３１Ｂ側に近づくに従って活物質量が多くなっている。

また、正極板２０のリード端子２３と負極板３０のリード端子３３とを互いに反対側に位置させることで、負極合剤層３２のうち活物質量の多い終端部３１Ｂは正極合剤層２２の活物質量の多い始端部２１Ａと互いに対向した位置に配されており、対向する位置にある合剤層の活物質量が対応するようになっている。より良好なサイクル寿命特性を得るという観点から、終端部３１Ｂにおける合剤層の活物質量と始端部３１Ａの活物質量との比が、正極合剤層の始端部２１Ａの活物質量と終端部２１Ｂの活物質量の比に等しくなることが好ましい（請求項３に記載の発明）。

負極合剤層３２に含有される負極活物質としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリチウムとの合金、ＬｉＦｅ_２Ｏ_３、ＷＯ_２、ＭｏＯ_２、ＳｉＯ、ＣｕＯ等の金属酸化物、グラファイト、カーボン等の炭素質材料、Ｌｉ_５（Ｌｉ_３Ｎ）等の窒化リチウム、もしくは金属リチウム、またはこれらの混合物を用いることができる。

本実施形態においては、正極合剤層２２と負極合剤層３２とはその厚みが始端部２１Ａ，３１Ａから終端部２１Ｂ，３１Ｂにかけてほぼ均一に形成されているが、正極合剤層２２では始端部２１Ａの活物質量が終端部２１Ｂよりも多くなるように形成され、かつ負極合剤層３２では始端部３１Ａの活物質量が終端部３１Ｂよりも少なくなるように形成されていればよく、例えば、図３に示すように、始端部２１Ａ，３１Ａと終端部２１Ｂ，３１Ｂにおける厚みに差があるものなども本発明に含まれる。

次に本実施形態の電池１０の製造方法について説明する。
まず、それぞれの集電体２１，３１の両面に対応する合剤組成物を塗布して、乾燥し、ロールプレス機により圧延することで合剤層２２，３２が形成された正極板２０および負極板３０が製造される。

本発明においては、結果として、正極板２０の集電体２１上には、その始端部２１Ａにおける活物質量がその終端部Ｂおける活物質量より多い合剤層２２が形成され、かつ負極板３０の集電体３１上には、その始端部３１Ａにおける活物質量がその終端部３１Ｂおける活物質量より少ない合剤層３２が形成されていればよい。

具体的には、まず図３に示すように、正極合剤層２２の始端部２１Ａ側から終端部２１Ｂ側に近づくに従い合剤の量が少なくなるように正極集電体２１上に合剤を塗布する。次いで、図４に示すように、正極合剤層２２の厚みが始端部２１Ａから終端部２１Ｂにかけてほぼ均一で、かつ始端部２１Ａの密度が終端部２１Ｂの密度より高くなるようにプレスして正極板２０が製造される（請求項４に記載の発明）。

負極板３０の製造に際しては、負極合剤層３２の始端部３１Ａ側から終端部３１Ｂ側に近づくに従い合剤の量が多くなるように負極集電体３１上に合剤を塗布する。次いで、負極合剤層３２の厚みが始端部３１Ａから終端部３１Ｂにかけてほぼ均一で、かつ始端部３１Ａの密度が終端部３１Ｂの密度より低くなるようにプレスして負極板３０が製造される（請求項４に記載の発明）。

簡易に本発明における正極板２０および負極板３０を製造することができるという観点からは上記の方法で製造することが好ましいが、以下の方法で正極板２０および負極板３０を製造してもよい。例えば、上記のように塗布する合剤の量を調整して集電体２１，３１上に合剤を塗布した後、合剤層２２，３２の厚みを均一化せず、厚みに差がある状態となるようにプレスして製造してもよいし、合剤の塗布量の調整をせずに各集電体２１，３１に合剤を塗布した後、正極板２０においては始端部２１Ａの活物質量が終端部２１Ｂよりも多くなるようにプレスし、負極板３０においては始端部３１Ａの活物質量が終端部３１Ｂよりも少なくなるようにプレスして製造してもよい。

合剤を塗布する際には、リバースロール方式、ダイレクトロール方式、ブレード方式、ナイフ方式、ダイノズル方式、ディップ方式など、一般的な塗布方式を用いることができるが、塗布量を機械的に制御しやすいことから、ダイノズル方式により行うことが好ましい。

合剤層をプレスする際には、ロールの左右の力を変えてロールプレスしてもよいし、ロール間の距離を変えてロールプレスしてもよい。

上記方法によって得られた正極板２０の長辺２１Ａ側と負極板３０の長辺３１Ｂ側とを、間にセパレータ１６を挟んで付き合わせて巻回する。すなわち正極合剤層２２の始端部２１Ａと負極合剤層３２の終端部３１Ｂとを対向させて、一方の短辺２５、３５を中心として巻回する。この巻回工程を経て巻回体とされ、発電要素１５が製造される。

正極板２０および負極板３０に接続されるリード端子２３，３３は巻回工程中に超音波溶接等の手段を用いて正極板２０および負極板３０の合剤層未形成部２４，３４の端に取り付けられる。

次に、巻回工程を終えて製造された発電要素１５は電池容器１１に収容され、非水電解液を含浸させた後に容器を封止することで本実施形態の電池１０が製造される。

本実施形態によれば、正極合剤層２２において、合剤層２２の始端部２１Ａの活物質量がその終端部２１Ｂよりも多いから、活物質の利用率の高い部分では活物質量が多く、活物質の利用率の低い部分では活物質量が少なくなっている。したがって、大電流による放電を行った際にも、活物質の利用率の高い部分でも電池反応に要する活物質が不足することがないので、十分に高い放電容量が得られる。

また、負極板３０の集電体３１上には、対向する正極合剤層２２の活物質量に対応させた量の活物質を含有する合剤層３２が形成されているから、負極合剤層３２の充電深度が部分的に深くなるようなことがない。その結果、サイクル寿命が向上する。

＜実施例１〜４および比較例１＞
以下、本発明の実施例および比較例を示すが本発明はこれに限定されるものではない。
１．電池の作製
実施例１〜４および比較例１では図１に示す実施形態１にかかる電池１０を作製した。
（１）正極板の作製
ＬｉＣｏＯ_２９１重量部と、導電剤のアセチレンブラック３重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン６重量部とを混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを適宜加えてペースト状にして正極活物質を含有する組成物（以下正極合剤組成物という）を調製した。

この正極合剤組成物を、厚さが２０μｍのアルミニウム製の正極集電体２１の両面に吐出量を調節しながら、ダイノズル方式で塗布した。このとき、実施例１〜４については、図２に示すように正極合剤層２２の始端部２１Ａから終端部２１Ｂに近づくに従い塗布量が徐々に少なくなるように正極合剤組成物を塗布し、比較例１については始端部２１Ａから終端部２１Ｂまで均一に正極合剤組成物を塗布した。

塗布工程を経た正極板２０を乾燥させた後、ロールプレスで厚みが均一になるように圧縮成形し、図３に示すように、所定の厚さの正極合剤層２２と合剤層未形成部２４とを備え、正極合剤層２２のうち、始端部２１Ａの単位容積当たりの合剤塗布重量を終端部２１Ｂの単位容積当たりの合剤塗布重量で除した値が表１に示した値（以下、正極合剤重量比という）である正極板２０を得た。ここで、正極合剤重量比が例えば１．１の場合には、始端部２１Ａの活物質量が終端部２１Ｂの活物質量に対して１０％多いことを示す。

（２）負極板の作製
黒鉛９２重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン８重量部とを混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを適宜加えてペースト状の負極活物質を含有する組成物（以下負極合剤組成物という）を調製した。

この負極合剤組成物を厚さが１４μｍの銅製の負極集電体３１の両面に吐出量を調節しながら、ダイノズル方式で塗布した。このとき、実施例１〜４については、図２に示すように負極合剤層３２の始端部３１Ａから終端部３１Ｂに近づくに従い塗布量が徐々に多くなるように負極合剤組成物を塗布し、比較例１については、始端部３１Ａから終端部３１Ｂまで均一に負極合剤組成物を塗布した。

塗布工程を経た負極板３０を乾燥させた後、ロールプレスで圧縮成形し、所定の厚さの負極合剤層３２と合剤層未形成部３４とを備え、負極合剤層３２のうち、始端部３１Ａの単位容積当たりの合剤塗布重量を終端部３１Ｂの単位容積当たりの合剤塗布重量で除した値が表１に示した値（以下、負極合剤重量比という）である負極板３０を得た。ここで、負極合剤重量比が例えば１．１の場合には、始端部３１Ａの活物質量が終端部３１Ｂの活物質量に対して１０％多いことを示す。

（３）電池の作製
（１）で得られた正極板２０と、厚さ２５μｍの微多孔性ポリエチレンフィルム製のセパレータ１６と、（２）で得られた負極板３０とを順に重ね合わせ、これをポリエチレン製の長方形状の巻芯の周囲に長円渦状に巻回して発電要素１５とした。詳しくは、正極板２０の正極合剤層２２の始端部２１Ａと負極合剤層３２の終端部３１Ｂを、正極合剤層の終端部２１Ｂと負極合剤層３２の始端部３１Ａとを対向させ、間にセパレータ１６を挟んで、短辺２５，３５を巻回中心軸として巻回した。この巻回工程中にアルミニウム製のリード端子２３を正極板２０の合剤層未形成部２４に、銅製のリード端子３３を負極板３０の合剤層未形成部３４に超音波溶着した。このようにして得られた発電要素１５を電池容器１１に収納し、電解液を注液した。このとき、発電要素１５の巻回中心軸が電池容器１１の開口面に対して垂直となるようにした。公称容量は５Ａｈとした。

２．電池性能試験
上記方法により得られた実施例１〜４および比較例１の電池について下記の性能試験を行い、その結果を表１に示した。

（１）４０Ａ放電時の容量保持率（高率放電特性）
実施例１〜４および比較例１の電池１０について、２５℃において、５Ａの定電流で４．２Ｖまで充電し、続いて４．２Ｖの定電圧で合計３時間充電した後、５Ａの電流で２．７Ｖまで放電し、５Ａ放電時の放電容量を測定した。次に、放電電圧を４０Ａとしたこと以外は同様にして４０Ａ放電時の放電容量を測定した。そして、５Ａ放電時の容量に対する４０Ａ放電時の容量の割合（百分率表示）を、４０Ａ放電時の容量保持率とし、この値が大きいほど高率放電特性が高いことを示す。

（２）５００サイクル後の容量保持率（サイクル寿命特性）
実施例１〜４および比較例１の電池１０をそれぞれ、２５℃において、５Ａの定電流で４．２Ｖまで充電し、続いて４．２Ｖの定電圧で合計３時間充電した後、５Ａの電流で２．７Ｖまで放電した。この充放電過程を１サイクルとし、５００サイクルの充放電試験を行った。そして、１サイクル目の放電容量に対する５００サイクル目の放電容量の割合（百分率表示）を、サイクル容量保持率とした。この値が高いほどサイクル寿命は良好であることを示し、７０％以上の場合に十分なサイクル寿命特性があるとみなす。
上記試験結果と正極合剤重量比と負極合剤重量比とを対応させて表１に示す。

３．試験結果と考察
本発明の電池（実施例１〜４）については、比較例１の電池と比較して高率放電特性が高かった。この結果について考察すると、実施例１〜４の電池においては、負極合剤層３２と比較して電気的抵抗の高い正極合剤層２２は、その始端部２１Ａの活物質量が終端部２１Ｂの活物質量よりも多くなるように形成されている。すなわち、正極合剤層２２のうち活物質の利用率の高い部分で活物質量が多く、活物質の利用率の低い部分では活物質量が少なくなっているから、電池反応に要する活物質が不足することがなく十分高い放電容量が得られたと考えられる。

本発明の電池（実施例１〜４）と比較例１の電池１０はともにサイクル寿命特性については十分であり、正極重量比と負極合剤重量比が一致するもの（実施例１〜３、比較例１）は、特に好適なサイクル寿命特性を示した。これは、負極板３０の集電体上には、対向する正極合剤層２２の活物質量に対応させた量の活物質を含有する合剤層３２が形成されているから、部分的に充電深度が深くなるようなことがないからであると考えられる。

４．まとめ
以上より、本発明によれば、大電流で放電した際にも十分な放電容量を得られ、かつ部分的に充放電の深度が深くなるようなことがないから、高い高率放電特性とともに良好なサイクル寿命を有する非水電解質二次電池を提供することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）本発明においては、非水電解液のみならず固体電解質を用いてもよく、両者を併用することもできる。固体電解質としては、公知の固体電解質を用いることができ、例えば無機固体電解質、ポリマー固体電解質を用いることができる。また、ゲル状の高分子固体電解質を用いる場合には、ゲルを構成する電解液と、電極板の活物質の細孔中などに含有されている電解液とが異なっていてもよい。また、合成樹脂微多孔膜と高分子固体電解質等を組み合わせて使用することもできる。

（２）実施形態１においては円柱形の電池容器を使用したが、電池容器は長円形や袋形のものであってもよいし素材も金属ラミネート樹脂フィルムなどであってもよい。

実施形態１の電池の全体図 正極板と負極板の平面図 プレス工程前の正極板と負極板の短辺方向の断面図 プレス工程後の正極板と負極板の短辺方向の断面図

符号の説明

１０…電池
２０…正極板
２１…正極集電体
２１Ａ…始端部
２１Ｂ…終端部
２２…正極合剤層
２３…正極リード端子
２４…合剤層未形成部
３０…負極板
３１…負極集電体
３１Ａ…始端部
３１Ｂ…終端部
３２…負極合剤層
３３…負極リード端子
３４…合剤層未形成部

Claims (4)

1. 一対の長辺及び短辺によって囲まれた帯状をなす集電体上に活物質を含有する合剤層を形成してなる正極板と負極板とを、セパレータを挟んで重ねて巻回して構成した発電要素を電池ケースに収容した電池において、
   前記集電体にはその一方の長辺側の側縁部に前記合剤層が形成されていない露出部が設けられ、その露出部にリード端子が接続されると共に、
   前記正極板の合剤層においては、前記集電体の巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量が、その反対側における活物質量よりも多く、かつ前記負極板の合剤層においては、前記集電体の前記巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量が、その反対側における活物質量よりも少なくされ、前記正極板及び前記負極板の各リード端子を互いに反対側に位置させることで、前記正極板および前記負極板の活物質量が多い部分が互いに対向した状態とされていることを特徴とする電池。
2. 前記正極板の前記リード端子側における合剤層の活物質量は、その反対側における活物質量に対して３％〜２０％多いことを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 前記正極板の、前記リード端子側における合剤層の活物質量と前記反対側における活物質量との比が、前記負極板の、前記リード端子の反対側における合剤層の活物質量と前記リード端子側における活物質量との比に等しいことを特徴とする請求項１に記載の電池。
4. 一対の長辺及び短辺によって囲まれた帯状をなす集電体上に活物質を含有する合剤層が形成されると共に、前記合剤層の形成されていない露出部にリード端子が接続されている正極板と負極板とを、セパレータを挟んで重ねて巻回して構成した発電要素を電池ケースに収容した電池の製造方法において、
   前記集電体の一方の長辺側の側縁部を前記露出部とし、
   前記正極板の合剤層は、巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量がその反対側における活物質量よりも多くなるように前記集電体に合剤を塗布した後、前記合剤層の前記リード端子側の活物質の密度が前記反対側における活物質の密度よりも高くなるように形成されると共に前記合剤層が前記集電体上で均一な厚みを有するようにプレスして製造され、
   前記負極板の合剤層は、前記巻回軸に平行な断面においてその幅方向の前記リード端子側の活物質量がその反対側における活物質量よりも少なくなるように前記集電体に合剤を塗布した後、前記合剤層の前記リード端子側の活物質の密度が前記反対側における活物質の密度よりも低くなるように形成されると共に前記合剤層が前記集電体上で均一な厚みを有するようにプレスして製造され、かつ前記正極板の合剤層の活物質の密度の高い部分と前記負極板の合剤層の活物質の密度の高い部分とを互いに対向させて巻回することを特徴とする電池の製造方法。

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