JP2009289672A - 捲回型蓄電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】入出力性能を確保することができる捲回型蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池は、電池缶に捲回群２２が収容されている。捲回群２２は、帯状の正極板および負極板の一対がセパレータを介して長手方向に捲回され断面円形状に形成されている。正極板および負極板は、集電箔の両面に電極材料層が形成されている。集電箔の幅方向の一方端には、複数の集電リード１３が形成されている。集電リード１３は、正極板の捲回方向に沿う両端位置が捲回群２２の中心に対して中心角θを形成する。全ての集電リード１３について、中心角θの大きさが１５度以上１８０度以下の範囲となるように形成されている。集電リード１３が幅方向に湾曲する度合いが適正化される。
【選択図】図３

Description

本発明は捲回型蓄電デバイスに係り、特に、幅方向の一方端から複数の集電リードが導出された帯状の正負極を捲回した電極群を備えた捲回型蓄電デバイスに関する。

近年、電気自動車やハイブリッド型電気自動車等の動力用電源として、入出力性能に優れ、かつ、製造時のトラブルが少なく量産に適した蓄電デバイスが求められている。蓄電デバイスでは、電極端子を有する密閉容器内に一対の電極が、例えばセパレータと称される多孔質の絶縁シートを介して対向配置されており、両極間に電気エネルギーを蓄えることができる。蓄電デバイスとしては、例えば、電極へのイオンの吸脱着を利用する電気二重層キャパシタや、電極での化学反応を利用する二次電池が挙げられる。この二次電池の例としては、リチウムイオンの吸蔵放出反応を利用するリチウムイオン二次電池が挙げられる。一般に、これらの蓄電デバイスの電極では、例えば、金属製の集電箔に、吸脱着や化学反応を行うための電極材料が固着されて形成されている。

このような蓄電デバイスの入出力性能を向上させるには、吸脱着や化学反応が行われる電極面積を拡大し、電気抵抗を低減することが望ましい。電極面積の拡大のためには、薄くて帯状に形成した電極を長手方向に捲回し断面円形状または長円状に形成した電極群とすることが製造上容易である。また、電気抵抗の低減のためには、帯状電極の幅方向の一方端に複数の集電リードを形成することが望まれる。集電リードを形成するには、例えば、集電箔に電極材料の固着されない無地部を形成し、この無地部にリード部材を接合する方法が挙げられる。また、製造上の容易性を考慮すれば、集電箔の無地部を加工して集電リードを形成する方法もある。複数の集電リードを一定間隔で形成した蓄電デバイスの技術（例えば、特許文献１参照）、隣り合う集電リードを相互に密接するように形成した蓄電デバイスの技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−９２３３５号公報 特開２００１−１４８２３８号公報

しかしながら、集電リードは、通常、帯状電極から突出して形成されており、かつ、薄く狭幅のため、電極捲回時に物理的な外力がかかると動きやすい、という問題がある。外力がかかる要因としては、例えば、電極捲回時の遠心力、捲回機内の物にぶつかるあるいは干渉する、作業者に接触する、等の予期し得ない状況が挙げられる。これらの外力により、集電リードの捻れや切断、場合によっては集電リードが捲回群に巻き込まれる等の不具合が生じる可能性がある。特に、集電箔の無地部を加工して作製した集電リードでは、集電箔そのものが薄くなっているため、上述したトラブルの可能性が高くなる。すなわち、帯状電極に複数の集電リードを設けた構造では、入出力性能と製造性の点で望ましいものの、電極捲回時のトラブルが起きやすい、という問題がある。このような問題の解決策については未だ十分な検討がなされていないのが現状である。

本発明は上記事案に鑑み、入出力性能を確保することができる捲回型蓄電デバイスを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、幅方向の一方端から複数の集電リードが導出された帯状の正負極を捲回した電極群を備えた捲回型蓄電デバイスにおいて、前記電極群は１ないし２軸を捲回中心として断面円形状または断面長円状に形成されており、前記各集電リードはいずれも該集電リードの直近に位置する前記捲回中心に対して捲回方向両端位置で形成される角度が１５°以上１８０°以下の範囲であることを特徴とする。

本発明では、各集電リードがいずれも該集電リードの直近に位置する捲回中心に対して捲回方向両端位置で形成される角度を１５°以上１８０°以下の範囲とすることで、各集電リードが捲回方向に沿って湾曲するため、集電リードの機械的強度が向上し損傷が低減すると共に、電極群に巻き込まれず導出されるので、捲回型蓄電デバイスの入出力性能を確保することができる。

この場合において、電極群の弧状部の内径をｒ、外径をＲとし、集電リードの幅をＬとしたときに、各集電リードがいずれも関係式ｒ×（１８０／３６０）×π≧Ｌ≧Ｒ×（１５／３６０）×πを満たすことが好ましい。また、捲回型蓄電デバイスをリチウムイオン二次電池とすることができる。このとき、正極が活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を含み、負極が活物質として炭素材を含むようにしてもよい。また、電極群の両端面とそれぞれ対向するように配置された集電部材を更に備え、正負極から導出された集電リードが集電部材にそれぞれ接合されていてもよい。

本発明によれば、各集電リードがいずれも該集電リードの直近に位置する捲回中心に対して捲回方向両端位置で形成される角度を１５°以上１８０°以下の範囲とすることで、各集電リードが捲回方向に沿って湾曲するため、集電リードの機械的強度が向上し損傷が低減すると共に、電極群に巻き込まれず導出されるので、捲回型蓄電デバイスの入出力性能を確保することができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を適用した円筒型リチウムイオン二次電池の実施の形態について説明する。

本実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池（捲回型蓄電デバイス）４０は、図１に示すように、有底円筒状の電池缶３４を有している。電池缶３４には、帯状の正極板３１および負極板３２の一対が捲回された電極群としての捲回群２２が収容されている。

捲回群２２は、正極板３１と負極板３２とがセパレータ３３を介して長手方向に捲回され断面円形状に形成されている。捲回中心には、１つの軸芯が用いられている。すなわち、捲回群２２は、軸芯を中心とする１軸捲回で形成されている。セパレータ３３には、本例では、厚さ１５〜５０μｍでポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂製多孔質絶縁性フィルムが用いられている。捲回群２２の両端面には、正極板３１から導出された複数の集電リードと、負極板から導出された複数の集電リードとが、それぞれ配されている。換言すれば、正極側の集電リードと負極側の集電リードとが捲回群２２の互いに反対方向に導出されている。

捲回群２２の上側には、周縁に鍔部を有する円盤状の正極集電盤３７が配置されている。正極集電盤３７の鍔部には、正極板３１から導出された集電リードが接合されている。正極集電盤３７は、電池缶３４の上端部に配置され正極外部端子を兼ねる電池蓋３５の下面に接合されている。一方、捲回群２２の下側には、正極集電盤３７と同形状の負極集電盤３８が配置されている。負極集電盤３８の鍔部には、負極板３２から導出された集電リードが接合されている。負極集電盤３８は、電池缶３４の内底部に接合されている。すなわち、電池缶３４は負極外部端子を兼ねている。

捲回群２２を構成する正極板３１および負極板３２は、図２に示すように、集電箔１１の両面に電極材料層１２が形成されている。電極材料層１２は、電極材料と結着材と必要に応じて導電材とが配合され形成されている。集電箔１１の幅方向の一方の端部には、電極材料層１２の形成されない集電箔１１が露出している。露出した集電箔１１の端部は、矩形状に切り欠かれており、複数の集電リード１３が形成されている。換言すれば、集電リード１３は、集電箔１１の長手方向一側の側縁から幅方向に導出されている。集電リード１３の導出幅は、いずれも同じ幅Ｌに設定されている。

正極板３１および負極板３２は、いずれも次のようにして作製されたものである。すなわち、電極材料と、結着材と、必要に応じて導電材と、これらを均一に混合するための溶媒と、を混合したスラリを集電箔１１の両面に塗工後、乾燥させる。このとき、少なくとも集電箔１１の幅方向の一方の端部に、スラリを塗工しない無地部を形成する。スラリの塗工後、圧縮成形し、所望のサイズに裁断する。この裁断時に、集電箔１１の無地部を矩形状に切り欠き、複数の集電リード１３に加工する。

集電箔１１として、正極板３１ではアルミニウム箔、負極板３２では銅箔がそれぞれ用いられている。電極材料は、正極板３１ではリチウム遷移金属複合酸化物、負極板３２では黒鉛や非晶質炭素等の炭素材がそれぞれ用いられている。導電材にはカーボンブラックやアセチレンブラック等の炭素材が用いられており、結着材にはポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の高分子性樹脂が用いられている。

ここで、捲回群２２と集電リード１３との関係について説明するが、正極側、負極側共に同様のため、正極側のみ説明する。図３に示すように、捲回群２２の端面では、正極板３１から導出された集電リード１３が湾曲している。集電リード１３は、正極板３１の捲回方向での両端位置が捲回群２２の中心（軸芯２１の中心）に対して中心角θを形成する。集電リード１３がいずれも同じ幅Ｌに形成されているため、捲回群２２の内周側（軸芯２１側）に位置する集電リード１３では外周側に位置する集電リード１３より中心角θの大きさが大きくなる。例えば、捲回群２２の最外周に位置する集電リード１３ａでは中心角θ１をなしており、最内周に位置する集電リード１３ｂではθ１より大きい中心角θ２をなしている。リチウムイオン二次電池４０では、各集電リード１３のなす中心角θの大きさが、全ての集電リード１３について１５度（°）以上１８０度以下の範囲となるように形成されている。

また、集電リード１３の幅Ｌについて説明する。図３に示すように、集電リード１３は、いずれも中心角θが１５度以上１８０度以下のため、捲回群２２の内径（軸芯２１の外径）をｒ、外径をＲとしたときに、いずれも幅Ｌが関係式ｒ×（１８０／３６０）×π≧Ｌ≧Ｒ×（１５／３６０）×πを満たしている。

図１に示すように、電池蓋３５は、絶縁性および耐熱性のガスケット３６を介して電池缶３４の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池４０の内部は密封されている。また、電池缶３４内には、図示を省略した非水電解液が注液されている。非水電解液には、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状炭酸エステルを始め、鎖状の炭酸エステル、エーテル、酢酸エステル類、等の極性溶媒に、電解質塩としてＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４等のリチウム塩を溶解したものが用いられている。非水電解液を注液するときは、乾燥空気中または不活性ガス雰囲気中の作業容器内で行われる。

次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０について、詳細な実施例を示し具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。

（実施例１）
実施例１では、外径１０ｍｍの軸芯２１を用い、外径４０ｍｍの捲回群２２を次のようにして作製した。この場合、上述した関係式ｒ×（１８０／３６０）×π≧Ｌ≧Ｒ×（１５／３６０）×πにおいて、捲回群２２の内径ｒ＝１０、外径Ｒ＝４０とすると、集電リード１３の幅Ｌは、１５．７≧Ｌ≧５．２を満たすこととなる。

正極板３１の作製では、正極材料としてコバルト酸リチウムと、導電材として鱗片状黒鉛およびアセチレンブラックと、予め結着材として５重量％のＰＶＤＦを溶媒のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解した溶液とを混合し、正極合剤スラリを作製した。集電箔１１には厚さ２０μｍのアルミニウム箔を用いた。正極合剤スラリをアルミニウム箔に実質的に均一かつ均等に塗布後、乾燥させた。その後、プレス機により所望の合剤密度となるように圧縮成形し、裁断した。このとき、集電箔１１の無地部を矩形状に裁断し、集電リード１３を形成した。集電リード１３の幅Ｌを、５．３ｍｍ、１０ｍｍおよび１５．５ｍｍ（いずれも１５．７≧Ｌ≧５．２を満たす。）に設定し、３種類の正極板３１を作製した。隣り合う集電リード１３の間隔は、いずれも４０ｍｍに設定した。

一方、負極板３２の作製では、負極材料として非晶質炭素と、予め結着材として７重量％のＰＶＤＦをＮＭＰに溶解した溶液とを混合し、負極合剤スラリを作製した。集電箔１１には厚さ１０μｍの圧延銅箔を用いた。負極合剤スラリを、正極と同様の手順で、圧延銅箔に実質的に均一かつ均等に塗布後、乾燥させた。その後、プレス機により所望の合剤密度となるように圧縮成形し、裁断した。このとき、集電箔１１の無地部を矩形状に裁断し、集電リード１３を形成した。集電リード１３の幅Ｌを５．５ｍｍ（１５．７≧Ｌ≧５．２を満たす。）、隣り合う集電リード１３の間隔を４０ｍｍにそれぞれ設定した。

作製した３種類の正極板３１のそれぞれと負極板３２とを用いて、厚さ３０μｍの多孔質絶縁性ＰＰ製フィルムのセパレータ３３を両極板間に挟み込み、外径１０ｍｍの軸芯２１に捲回し外径４０ｍｍの捲回群２２を作製した。この捲回群２２の作製時に、トラブルを模擬するため、直径２ｍｍの金属棒を、先端が集電リード１３と接触するように突きだした。金属棒の先端は、捲回中心から２０ｍｍ（捲回群２２の概ね最外周の位置）で正極板３１から導出された集電リード１３の長さの略中間位置に位置するようにした。このようにして捲回群２２を２０個作製したときに、集電リード１３に生じた捻れや切断、捲回群２２に巻き込まれる等の不具合を目視にて判定し、不具合の生じた数を記録した。

負極側の集電リード１３を負極集電盤３８（の鍔部）に溶接して結束した後、電池缶３５に捲回群２２を挿入し、内底部に負極集電盤３８を溶接した。正極集電盤３７に正極側の集電リード１３を溶接した後、電池蓋３４に正極集電盤３７を溶接した。乾燥気流中で、電池缶３５内に、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒に六フッ化リン酸リチウムを溶解した非水電解液を注液した。そして、電池缶３５にガスケット３６を介して電池蓋３４をカシメ固定しリチウムイオン二次電池４０を完成させた。

（比較例１）
比較例１では、正極板３１から導出された集電リード１３の幅Ｌを３．５ｍｍ、１７ｍｍに設定した以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。比較例１の集電リード１３は、幅Ｌが１５．７≧Ｌ≧５．２を満たしていない。

実施例１および比較例１のリチウムイオン二次電池について、捲回群２２の最外周に位置する集電リード１３ａのなす中心角θ１、最内周に位置する集電リード１３ｂのなす中心角θ２を下表１に示す（図３も参照）。また、上述したように捲回群作製時にトラブルを模擬して生じた不具合の数の測定結果についても表１に示す。

表１に示すように、比較例１で集電リード１３の幅Ｌを１７ｍｍに設定したリチウムイオン二次電池では、中心角θ２が１８０度を超えており、内周側の集電リード１３で皺（捩れ）が３本観察された。また、比較例１で集電リード１３の幅Ｌを３．５ｍｍに設定したリチウムイオン二次電池では、中心角θ１が１５度未満であり、外周側の集電リード１３で捩れや部分的な切れ込み（切断）が４本観察された。これに対し、実施例１のリチウムイオン二次電池４０では、集電リード１３の幅Ｌを５．３ｍｍ、１０ｍｍおよび１５．５ｍｍのいずれとした場合でも、中心角θ１、θ２がいずれも１５度以上１８０度以下の範囲にあり、捲回群作製時に集電リード１３の不具合は観察されなかった。このことから、リチウムイオン二次電池４０では、全ての集電リード１３の中心角θが１５度以上１８０度以下のため、捲回群２２の作製時に不具合が生じなかったものと考えられる。

（実施例２）
実施例２では、正極側の集電リード１３の幅Ｌを３．５ｍｍ、捲回群２２の外径を２５ｍｍに設定した以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池４０を作製した。この場合、上述した関係式ｒ×（１８０／３６０）×π≧Ｌ≧Ｒ×（１５／３６０）×πにおいて、捲回群２２の内径ｒ＝１０、外径Ｒ＝２５とすると、集電リード１３の幅Ｌは、１５．７≧Ｌ≧３．３を満たすこととなる。実施例２の集電リード１３は、幅Ｌを３．５ｍｍに設定したため、１５．７≧Ｌ≧３．３を満たしている。また、捲回群作製時には、トラブル模擬のための金属棒の先端を、捲回中心から１２．５ｍｍ（捲回群２２の概ね最外周の位置）で集電リード１３の長さの略中間位置とした以外は実施例１と同様に不具合の生じた数を記録した。

（比較例２）
比較例２では、正極側の集電リード１３の幅Ｌを２．５ｍｍに設定した以外は、実施例２と同様にリチウムイオン二次電池を作製した。比較例２の集電リード１３は、幅Ｌが１５．７≧Ｌ≧３．３を満たしていない。

実施例２および比較例２のリチウムイオン二次電池について、捲回群２２の最外周に位置する集電リード１３ａのなす中心角θ１、トラブルを模擬して生じた不具合の数の測定結果を下表２に示す。

表２に示すように、幅Ｌが２．５ｍｍの集電リード１３を形成した比較例２のリチウムイオン二次電池では、中心角θ１が１５度未満であり、外周側の集電リード１３で不具合が５本観察された。これに対し、幅Ｌが３．５ｍｍの集電リード１３を形成した実施例２のリチウムイオン二次電池４０では、中心角θ１が１５度を超えており、捲回群作製時に集電リード１３の不具合は観察されなかった。このことから、集電リード１３の中心角θを１５度以上１８０度以下とすることで、捲回群２２の作製時に不具合の生じないことが判明した。

以上説明したように、捲回群作製時に予期し得ない物理的な外力が集電リード１３にかかっても、捻れや切断、あるいは捲回群２２への巻き込み等のトラブルが生じないのは、集電リード１３が幅方向に湾曲することでその機械的強度が増大したためと考えられる。換言すれば、集電リード１３の中心角θを上述した範囲とすることで、集電リード１３が湾曲するため、機械的強度が増大し損傷が低減する。また、集電リード１３が導出方向にほぼ直立の状態で保持されるため、集電リード１３を巻き込むことなく捲回群２２を作製することができる。この場合に、中心角θが１５度未満では、集電リード１３が湾曲しても外力による不具合を抑制するだけの強度増大が難しい。一方、中心角θが１８０度を超えると、集電リード１３が湾曲しすぎることによる捻れや切断、あるいは集電リードの結束時（集電盤への接合時）におけるトラブルの可能性が高くなる。従って、集電リード１３の（幅Ｌの）なす中心角θを１５度以上１８０度以下の範囲に設定することで集電リード１３の湾曲する度合いが適正化され、不具合を効果的に減少させることができる。

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０では、帯状の正極板３１、負極板３２が捲回された捲回群２２が形成されており、正極板３１、負極板３２からそれぞれ複数の集電リード１３が導出されている。すなわち、大面積の電極に複数の集電リードが設けられているため、入出力性能を確保することができる。このようなリチウムイオン二次電池４０は、特に高入出力性能を要求される用途、例えば、電気自動車やハイブリッド型電気自動車等の動力用電源、運動エネルギーの少なくとも一部を回収するシステムを有するエレベータ等の産業用機器の動力電源、各種携帯型機器や情報機器、家庭用電気機器、電動工具等の電源、また、各種業務用や家庭用の蓄電システム用電源等の用途に好適に使用することができる。

なお、本実施形態では、１つの軸芯２１に正極板３１および負極板３２をセパレータ３３を介して捲回した円筒型（断面円形状）の捲回群２２を備えたリチウムイオン二次電池４０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、２つの軸芯２４を用いて断面長円状あるいは楕円状に捲回した捲回群２２を備えたリチウムイオン二次電池に適用することも可能である。断面長円状の捲回群２２では、端面における長手（長円状の長軸）方向の両側に、２つの中心軸２４（の中心）をそれぞれ中心とする円弧部（弧状部）が形成される。この場合、例えば、集電リード１３ｃは、直近に位置する中心（図４の左側の軸芯２４の中心）に対する中心角θ３を１５度以上１８０度以下の範囲とすれば、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、集電リード１３ｃの幅Ｌが、捲回群２２に形成される円弧部の内径（軸芯２４の外径）をｒとし、外径をＲとしたときに、いずれも関係式ｒ×（１８０／３６０）×π≧Ｌ≧Ｒ×（１５／３６０）×πを満たしていればよい。

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０では、矩形状の集電リード１３を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、三角状の集電リード１３としてもよく、図６に示すように、台形状の集電リード１３としてもよい。この場合、集電リード１３の幅Ｌは、図５、図６に示すように、集電リード１３の根本部分（導出基部）の幅に相当する。また、図７に示すように、集電リード１３を角部が形成されないように円弧状に形成するようにしてもよい。この場合、集電リード１３の幅Ｌは、集電リード１３の直線部分の延長線が集電箔１１の側縁に接したところの幅に相当する。集電リード１３では、根本部分に捩れ等が生じやすいため、根本部分の幅を制限するためである。

更に、本実施形態では、集電リード１３がいずれも同じ幅Ｌに形成される例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。帯状電極の各々の集電リード１３の幅Ｌは必ずしも一定に設定する必要はなく、全ての集電リード１３について中心角θ（例えば、図３のθ１、θ２）が１５度以上１８０度以下の範囲であれば、個々の集電リード１３の幅Ｌが異なるように設定してもよい。また、本実施形態では、集電箔１１を切り欠くことで集電リード１３を形成する例を示した。例えば、別に準備したリード片を溶接等で接合するようにしてもよいが、製造上の容易さを考慮すれば、切り欠くことで形成することが好ましい。

また更に、本実施形態では、リチウムイオン二次電池４０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態以外で本発明を適用可能な捲回型蓄電デバイスとしては、例えば、電気二重層キャパシタを挙げることができる。電気二重層キャパシタでは、例えば、アルミニウム製の集電箔に、電極材料として活性炭等の多孔質導電性材料を用いた電極材料層が形成される。この電極材料層には、必要に応じて導電材や高分子性樹脂の結着材を配合してもよい。更に、電気二重層キャパシタの非水電解液としては、例えば、環状炭酸エステルや鎖状炭酸エステル等の極性溶媒に、電解質塩としてアルキルアンモニウム塩を溶解したものを用いることができる。また、セパレータには、ＰＥやＰＰ等の樹脂製多孔質絶縁性フィルム、その積層体、アルミナ等の無機化合物を分散させたもの等を用いることができる。

更にまた、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０では、正極材料にコバルト酸リチウム、負極材料に非晶質炭素をそれぞれ例示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施形態以外で用いることのできる正極材料としては、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であり、予め十分な量のリチウムイオンを挿入したリチウム遷移金属複合酸化物を挙げることができ、結晶中のリチウムや遷移金属の一部をそれら以外の元素で置換またはドープした材料を用いるようにしてもよい。また、結晶構造についても特に制限はなく、例えば、スピネル構造、層状構造等の材料を用いることができる。一方、本実施形態以外で用いることのできる負極材料としては、リチウムイオン二次電池に通常用いられる炭素材であればよく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛の各種黒鉛材やコークス等を挙げることができ、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。また、導電材、バインダや非水電解液等についても特に制限はなく、通常、リチウムイオン二次電池に使用される材料を用いてもよい。

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０では、集電リード１３を接合する集電部材として、それぞれ円盤状の正極集電盤３７、負極集電盤３８を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、断面長円状に捲回した捲回群では、集電部材を長円状としてもよく、集電部材を用いることなく外部端子に接合するようにしてもよい。複数の集電リード１３を接合することを考慮すれば、集電部材を用いることが好ましい。

更に、本実施形態のリチウムイオン二次電池４０では、有底円筒状の電池缶３４が電池蓋３５をカシメ固定することで封口されている構造を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明を適用可能な構造の一例として、正負極外部端子が電池蓋を貫通し、電池容器内で軸芯を介して正負極外部端子が押し合っている状態の構造を挙げることができる。

本発明は入出力性能を確保することができる捲回型蓄電デバイスを提供するので、捲回型蓄電デバイスの製造、販売に寄与するため、産業上の利用可能性を有する。

本発明を適用した実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池を示す断面図である。 円筒型リチウムイオン二次電池の集電リードを有する帯状電極板を模式的に示す平面図である。 円筒型リチウムイオン二次電池を構成する捲回群の端面における集電リードの位置関係を模式的に示す断面図である。 他の形態の捲回群を示し、帯状電極板が断面長円状に捲回された捲回群の端面における集電リードの位置関係を模式的に示す断面図である。 集電リードを有する帯状電極板の他の形態を模式的に示す平面図である。 集電リードを有する帯状電極板の別の形態を模式的に示す平面図である。 集電リードを有する帯状電極板の更に別の形態を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１３ 集電リード
２１、２４ 軸芯
２２ 捲回群（電極群）
３１ 正極板（正極）
３２ 負極板（負極）
４０ 円筒型リチウムイオン二次電池（捲回型蓄電デバイス）

Claims (5)

1. 幅方向の一方端から複数の集電リードが導出された帯状の正負極を捲回した電極群を備えた捲回型蓄電デバイスにおいて、前記電極群は１ないし２軸を捲回中心として断面円形状または断面長円状に形成されており、前記各集電リードはいずれも該集電リードの直近に位置する前記捲回中心に対して捲回方向両端位置で形成される角度が１５°以上１８０°以下の範囲であることを特徴とする捲回型蓄電デバイス。
2. 前記各集電リードは、前記電極群の弧状部の内径をｒ、外径をＲとし、前記集電リードの幅をＬとしたときに、いずれも関係式ｒ×（１８０／３６０）×π≧Ｌ≧Ｒ×（１５／３６０）×πを満たすことを特徴とする請求項１に記載の捲回型蓄電デバイス。
3. 前記捲回型蓄電デバイスがリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の捲回型蓄電デバイス。
4. 前記正極は活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を含み、前記負極は活物質として炭素材を含むことを特徴とする請求項３に記載の捲回型蓄電デバイス。
5. 前記電極群の両端面とそれぞれ対向するように配置された集電部材を更に備え、前記正負極から導出された集電リードは、前記集電部材にそれぞれ接合されていることを特徴とする請求項３に記載の捲回型蓄電デバイス。

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