JP2010092673A

JP2010092673A - 非水電解質二次電池

Info

Publication number: JP2010092673A
Application number: JP2008260207A
Authority: JP
Inventors: Kaneyasu Cho; 金保趙
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-04-22

Abstract

【課題】扁平状電極巻回体を有し、非水電解液の注液性が良好な非水電解質二次電池を提供する。
【解決手段】正極とセパレータと負極とが扁平状に巻回されてなる扁平状電極巻回体、および非水電解液を有する非水電解質二次電池であって、前記扁平状電極巻回体は、その同一端面側に正極リードと負極リードとが間隔を開けて配置されており、かつ少なくとも前記端面の反対側の端面がテープで覆われており、前記テープは、片面に粘着剤を有する基材で構成されており、かつ前記基材の片面に、粘着剤の存在する部分Ａと、粘着剤の存在しない部分Ｂとを有していることを特徴とする非水電解質二次電池により、前記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解液の注液性に優れた非水電解質二次電池に関するものである。

近年、携帯電話やＰＤＡなどの携帯機器の加速度的な普及に伴い、その電源として、高エネルギー密度である非水電解質二次電池の需要が急速に拡大している。

前記のような携帯機器の電源用途に使用される非水電解質二次電池は、例えば角形の外装缶を有するものが主流であり、その正極および負極は、例えば、セパレータを介して渦巻状に巻回し、扁平状に押しつぶした形状の扁平状電極巻回体として、非水電解質（非水電解液）と共に前記外装缶内に収容されている。

通常、扁平状電極巻回体の正極および負極には、外装缶（または有底筒形の外装缶の開口端に配置される電池蓋）に設けた端子と接続する正極リードおよび負極リードが設けられており、例えば、図１に示すように、これら正極リード７および負極リード８が、扁平状電極巻回体１の同一端面側（図中上側の端面側）に、間隔を開けて配置される。また、外装缶は正極端子または負極端子を兼ねることが多いため、扁平状巻回電極体１の正極リード７および負極リード８を設けた端面と反対側の端面（図中下側の端面。以下、「底面」という場合がある。）は、外装缶とは反対の極性の電極が、外装缶と接することによる内部短絡を防止するために、テープ（粘着テープ）６で覆われている。

扁平状電極巻回体を有する電池は、例えば、前記のような扁平状電極巻回体を外装缶に収納し、非水電解液（以下、「電解液」という場合がある。）を外装缶に注入して扁平状電極巻回体内に浸透させた後、外装缶の開口端を電池蓋で封止する工程を経て作製される。この場合、電解液は、主に扁平状電極巻回体の上側の端面から、セパレータを経由して巻回体の内部に侵入し、正極および負極へ浸透する。

ところが、前記のような構造の電池では、外装缶内のデッドスペースに存在する電解液（特に外装缶の底部に存在する電解液）は、扁平状電極巻回体の底面を覆うテープの影響で、巻回体内部への浸透が困難となる。特に高容量、高密度化を図った電池では、巻回体内部の空隙がより小さいことから、巻回体内部への電解液の浸透はより困難になる。そのため、電解液が巻回体の電極に確実に浸透するには非常に時間がかかるようになり、電池の生産性が損なわれてしまう。

また、電極への電解液の浸透が不十分になると、電池の充放電反応が不均一に起こるようになって局所的な過負荷状態が生じ、電池特性が低下する虞もある。

このようなことから、扁平状電極巻回体を備えた非水電解質二次電池では、その生産性を高めつつ、電池特性を損なわないように、電解液の巻回体内部（電極内部）へ完全に浸透するまでの時間を短時間化すること、すなわち、電解液の注液性を高めることが求められる。

例えば、特許文献１には、扁平状電極巻回体の側面の巻き終わり部の固定に、粘着材の存在する部分と存在しない部分とを有する粘着体を用い、粘着材の存在しない部分を通じて、巻回体の側面の巻き終わり部から、その内部に電解液を浸透させる技術が提案されている。

特開２００６−３０２８０１号公報

しかしながら、扁平状電極巻回体の側面から内部への電解液の浸透を容易にしても、依然として外装缶の底部などに存在する電解液を、巻回体内部へ浸透させることは困難である。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、扁平状電極巻回体を有し、非水電解液の注液性が良好な非水電解質二次電池を提供することにある。

前記目的を達成し得た本発明の非水電解質二次電池は、正極とセパレータと負極とが扁平状に巻回されてなる扁平状電極巻回体、および非水電解液を有する非水電解質二次電池であって、前記扁平状電極巻回体は、その同一端面側に正極リードと負極リードとが間隔を開けて配置されており、かつ少なくとも前記端面の反対側の端面がテープで覆われており、前記テープは、片面に粘着材を有する基材で構成されており、かつ前記基材の片面が、粘着材の存在する部分Ａと、粘着材の存在しない部分Ｂとを有していること特徴とするものである。

本発明によれば、扁平状電極巻回体を有し、非水電解液の注液性が良好な非水電解質二次電池を提供することができる。

本発明の非水電解質二次電池は、正極とセパレータと負極とが渦巻き状に巻回され、更に扁平状に押しつぶした形状の扁平状電極巻回体、すなわち、図１に示すような、巻回軸方向（図１中上下方向）に垂直な断面（以下、「横断面」という。）が扁平な形状を有する電極巻回体を有している。

本発明に係る扁平状巻回電極体は、図１に示すように、一方の端面（図１中上側の端面）側に正極リード７と負極リード８とが、間隔を開けて配置されている。

そして、図１に示すように、本発明に係る扁平状巻回電極体１は、正極リード７および負極リード８が設けられた側の端面とは反対側の端面（底面）が、テープ６で覆われている。このテープ６は、前記の通り、主に、扁平状巻回電極体１の底面における電池外装体（外装缶）とは反対の極性の電極が、外装体と接することによる内部短絡を防止するためのものである。

本発明において、扁平状巻回電極体の底面に配されるテープは、基材と、その片面に配された粘着材とで構成されている。そして、テープに係る基材の前記片面（粘着材が設けられた面）には、粘着材の存在する部分Ａと、粘着材の存在する部分Ｂとが設けられている。

前記テープは、部分Ａの粘着材によって扁平状電極巻回体と固定される。そして、前記テープに係る部分Ｂには、電解液の流通を阻害する粘着材が存在しないため、この部分Ｂが通り道となって、扁平状電極巻回体の底面側から内部への電解液の浸透が容易となり、電池の注液性が向上する。これにより、本発明の電池では、その生産性を高めることができる。

図２から図５に、本発明に係るテープの例を示している。図２から図５は、テープ６に係る基材の粘着材を形成した面を表す平面模式図である。図２から図５中、Ａが部分Ａ（粘着材が存在している部分）であり、Ｂが部分Ｂ（粘着材が存在していない部分）である。また、図２から図５に示すテープ６は、図中横方向が、扁平状電極巻回体の横断面の長軸方向に平行となるように、扁平状巻回電極体の底面に適用される。

すなわち、図２に示すテープ６は、部分Ａと部分Ｂとが、扁平状電極巻回体の長軸方向に垂直となる方向に形成されている例であり、図３に示すテープ６は、部分Ａと部分Ｂとが、扁平状電極巻回体の長軸方向に平行となる方向に形成されている例である。また、図４に示すテープ６は、扁平状電極巻回体の長軸方向に対して、ある程度の角度を持って、部分Ａと部分Ｂとが形成されている例である。更に、図５に示すテープ６は、平面視で円形の部分Ａが複数形成されている例である。

なお、図２から図４に示しているように、部分Ａおよび部分Ｂが、基材の一端から他端まで連続した形状で形成されていてもよく、図５に示しているように、部分Ｂ中に複数の部分Ａが不連続に形成されていてもよい。

前記テープにおいて、部分Ａの形状（平面視での形状）については特に制限はなく、図２から図４に示すような長方形などの矩形、図５に示す円形、更には楕円形、各種多角形などの一定形状でもよく、不定形でも構わない。ただし、テープの生産の容易さを考慮すると、前記のような一定形状であることが好ましく、長方形であることが更に好ましい。また、部分Ａは、規則的に配置されていてもランダムに配置されていてもよいが、前記テープの生産性を考慮すると、例えば、図２から図４に示すように、部分Ａと部分Ｂとが交互に形成されていることが好ましい。

なお、前記テープに係る部分Ｂの少なくとも一部は、基材の端部から扁平状電極巻回体端面（底面）におけるセパレータが存在する位置に相当する箇所まで、連続して形成されていることが好ましい。前記のように部分Ｂを形成することで、扁平状電極巻回体底面のセパレータが存在する位置まで電解液をスムーズに導入することができる。そして、扁平状電極巻回体底面のセパレータに電解液が触れることで、このセパレータを通じて電解液が扁平状電極巻回体内部にスムーズに浸透する。

前記テープにおいて、部分Ａの平面視での面積ａと、部分Ｂの平面視での面積ｂとの比ａ／ｂは、テープを扁平状電極巻回体に良好に固定する観点から、０．１以上であることが好ましく、扁平状電極巻回体への電解液の浸透をより良好にする観点から、１０以下であることが好ましい。

図２から図４に示す態様のテープの場合、部分Ａの幅ａ’および部分Ｂの幅ｂ’は、部分Ａによるテープを扁平状電極巻回体に固定する機能や、部分Ｂによる電解液を導入する機能が有効に働けば、特に制限はないが、例えば、１ｍｍ以上であることが好ましい。

また、図２に示す態様のテープ、すなわち、部分Ａおよび部分Ｂが、扁平状電極巻回体の横断面の長軸方向に垂直になるように形成されているテープの場合、部分Ａの幅ａ’は、扁平状電極巻回体の幅（横断面における長軸方向の外径）よりも小さいことが好ましく、扁平状電極巻回体の横断面における長軸方向の内径よりも小さいことがより好ましい。部分Ａの幅ａ’が扁平状電極巻回体の幅よりも小さい場合には、扁平状電極巻回体底面において、セパレータの一部がテープに係る部分Ｂに相当する箇所に位置するようになるため、扁平状電極巻回体内部への電解液の浸透がより良好となる。また、部分Ａの幅ａ’が扁平状電極巻回体の横断面における長軸方向の内径よりも小さい場合には、扁平状電極巻回体底面において、セパレータのより多くの部分がテープに係る部分Ｂに相当する箇所に位置するようになるため、扁平状電極巻回体内部への電解液の浸透が更に良好となる。

更に、図３に示す態様のテープ、すなわち、部分Ａおよび部分Ｂが、扁平状電極巻回体の横断面の長軸方向に平行になるように形成されているテープの場合、部分Ａの幅ａ’は、扁平状電極巻回体の厚み（横断面における長軸方向に直交する方向の最大長さ）よりも小さいことが好ましい。この場合には、扁平状電極巻回体底面において、セパレータの一部がテープに係る部分Ｂに相当する箇所に位置するようになるため、扁平状電極巻回体内部への電解液の浸透がより良好となる。

なお、図４に示す態様のテープ、すなわち、部分Ａおよび部分Ｂが、扁平状電極巻回体の横断面の長軸方向と、９０°を除く任意の角度を持って形成されている場合には、扁平状電極巻回体底面において、セパレータの一部が常にテープに係る部分Ｂに相当する箇所に位置するため、部分Ａの幅ａ’の最大値については、特に制限はない。

前記テープは、扁平状電極巻回体の底面を覆っていればよく、例えば、その面積が、扁平状電極巻回体底面の面積と同じであってもよいが、扁平状電極巻回体における電極と外装缶との接触による内部短絡をより確実に防止したり、扁平状電極巻回体の生産性を高めたりする観点からは、図１に示すように前記底面の面積よりも大きくし、前記底面からはみ出したテープの部分を扁平状電極巻回体の側面に固定することが好ましい。なお、この場合、前記テープは、扁平状電極巻回体の底面の位置する箇所の殆どまたは全部を部分Ｂとし、扁平状電極巻回体の側面に位置する箇所に部分Ａを設けて、扁平状電極巻回体の側面と固定するようにしてもよい。

前記テープを構成する基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのフィルムが挙げられる。これらの中でも、電池内に使用する材料として一般的に使用されており、安価で、耐熱性が良好であることから、ＰＰ、ＰＰＳが特に好ましい。基材の厚みは、例えば、１０〜５０μｍであることが好ましい。

前記テープを構成する粘着材としては、例えば、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸アルキルエステルモノマーとアクリル酸ヒドロキシエチルなどの官能基含有モノマーとの共重合体を部分的に架橋したものや、エチレン−メタアクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したものを代表とするアクリル系粘着材、トリアルキルシランと直鎖オルガノポリシロキサンを縮合したものを代表とするシリコーン系粘着材、石油樹脂で増粘したジエン類のエラストマー系粘着材などが挙げられる。部分Ａにおける粘着材の厚みは、例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。

扁平状電極巻回体に係る正極は、従来から知られている非水電解質二次電池に用いられている正極であれば特に制限はなく、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダーを含む正極合剤層が、集電体の片面または両面に形成された構造のものが使用できる。

正極活物質には、Ｌｉ含有遷移金属酸化物などのように、一般的な非水電解質二次電池の正極活物質として使用されているものであれば、特に制限なく用いることができる。Ｌｉ含有遷移金属酸化物の具体例としては、例えば、Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎＯ_２、Ｌｉ_ｘＣｏ_ｙＮｉ_１−ｙＯ_２、Ｌｉ_ｘＣｏ_ｙＭ_１−ｙＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭ_１−ｙＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_ｙＮｉ_ｚＣｏ_{１−ｙ−ｚ}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_ｘＭｎ_２−ｙＭ_ｙＯ_４（前記の各構造式中、Ｍは、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、ＧｅおよびＣｒよりなる群から選択される少なくとも１種の金属元素であり、０≦ｘ≦１．１、０＜ｙ＜１．０、１．０＜ｚ＜２．０である。）などが例示できる。

正極合剤には、正極合剤層の導電性などを向上させるために導電助剤を用いることが好ましい。導電助剤の具体例としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、炭素繊維などが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。

正極のバインダーとしては、特に制限はないが、例えば、フッ素系バインダー、アクリルゴム、変性アクリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリル系重合体、ビニル系重合体などが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。なお、フッ素系バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン、フッ素ゴムなどが好ましい。

正極は、例えば、前記の正極合剤を溶剤に分散させた正極合剤含有組成物（スラリー、ペーストなど）を調製し（バインダーは溶剤に溶解していてもよい。）、これを集電体の表面に塗布した後、乾燥するなどの工程を経て製造できる。また、正極には、他の方法により製造したものを用いてもよい。

なお、正極合剤含有組成物には、必要に応じて増粘剤を添加することができる。増粘剤としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロースなどが挙げられる。また、正極合剤含有組成物には、各種分散剤、界面活性剤、安定剤などを必要に応じて添加することも可能である。

正極合剤含有組成物を集電体に塗布する方法としては、例えば、スリットダイコーター、リバースロールコーター、リップコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ディップコーターなどを用いた塗布方法が採用できる。また、正極合剤含有組成物を集電体に塗布した後の乾燥は、自然乾燥が好ましいが、正極の生産性を考慮すると、８０〜２００℃の温度で１０分〜５時間乾燥させることが好ましい。

正極の集電体としては、アルミニウムなどの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、厚みが１０〜３０μｍのアルミニウム箔が好適に用いられる。

正極リードは、例えば、集電体に、厚みが５０〜３００μｍ程度のアルミニウム製の箔などを接続することによって設けることができる。

扁平状電極巻回体に係る負極は、例えば、従来から知られている非水電解質二次電池に用いられている負極であれば特に制限はなく、例えば、Ｌｉイオンを吸蔵放出可能な炭素材料、リチウム合金、リチウムと合金化が可能な金属材料や酸化物などを活物質とする負極が使用できる。

負極活物質の具体例としては、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、炭素繊維などのＬｉイオンを吸蔵放出可能な炭素材料が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。

これらの炭素材料の中でも、（００２）面の面間隔ｄ_００２が０．３４０ｎｍ以下の黒鉛、特にｄ_００２が０．３３７ｎｍ以下の黒鉛が好ましく用いられる。このような炭素材料を負極活物質に用いることで、電池の高容量化が実現できる。なお、ｄ_００２の下限値は特に制限はないが、理論的には、約０．３３５ｎｍである。

また、前記の黒鉛の場合、ｃ軸方向の結晶子の大きさＬｃは、３ｎｍ以上であることが好ましく、８ｎｍ以上であることがより好ましく、２５ｎｍ以上であることが更に好ましい。このようなＬｃの黒鉛であれば、Ｌｉイオンの吸蔵・放出がより容易となるからである。Ｌｃの上限は特に限定されないが、通常２００ｎｍ程度である。

前記炭素材料の平均粒径は、負極合剤層（後述する。）の厚みや単位面積あたりの容量にもよるが、負極内での良好な導電ネットワークを形成するために、４０μｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以下であることがより好ましく、１５μｍ以下であることが更に好ましい。一方、不可逆容量を低減するために、炭素材料の平均粒径は、１μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であることがより好ましい。なお、炭素材料の平均粒径は、少なくとも負極合剤層の厚みよりも小さくする必要がある。

また、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎなどの元素単体、これらの元素を含む合金、これらの元素の酸化物、もしくはリチウム金属やリチウム／アルミニウム合金なども、負極活物質として使用できる。また、リチウムチタン酸化物のようなリチウム含有複合酸化物も負極活物質として使用できる。

負極は、例えば、前記の負極活物質にバインダー、更には必要に応じて導電助剤などを適宜添加した負極合剤を、溶剤に分散させた負極合剤含有組成物（スラリー、ペーストなど）を調製し（バインダーは溶剤に溶解していてもよい。）、これを集電体の表面に塗布した後、乾燥するなどの工程を経て製造できる。また、負極活物質に前記の各種合金やリチウム金属を使用する場合には、これらの箔を単独で、または集電体表面に積層したものを負極とすることもできる。

負極のバインダーとしては、負極の使用電位範囲において、Ｌｉに対して電気化学的に不活性であり、他の物質にできるだけ影響を及ぼさない材料を選択することが好ましい。具体的には、例えば、ＳＢＲ、ＰＶＤＦ、ＣＭＣ、メチルセルロース、ポリイミド、ポリアミドイミドなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。

なお、負極活物質に、電子伝導度の低い酸化物などを使用する場合には、負極合剤層中に数質量％程度の導電助剤を含有させることが好ましい。導電助剤としては、比表面積が大きい材料が好ましく、例えば、カーボンブラックが好適であり、なかでも、アセチレンブラックやケッチェンブラックがより好ましい。また、炭素繊維、例えば、気相成長炭素繊維は、負極活物質粒子間の導電性向上に良好に寄与するため、これを負極の導電助剤として使用する場合には、より少量の添加によって電池の性能を向上させることができる。

また、特に電子伝導性の低い酸化物などを負極活物質とする場合、負極の導電性をより向上させるために、活物質と導電助剤とを、造粒法などの方法により一体化した複合粒子としてもよく、活物質の表面に導電助剤となる炭素の被覆層を設けてもよい。

更に、負極合剤層形成用組成物には、必要に応じて増粘剤を添加することができる。増粘剤には、正極合剤層形成用組成物に使用し得る増粘剤として先に例示した各種増粘剤を用いることができる。

負極に集電体を用いる場合には、集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は３０μｍであることが好ましく、また、下限は５μｍであることが望ましい。

負極リードは、例えば、集電体に、厚みが２０〜２００μｍ程度の銅製の箔などを後から接続することによって設けることができる。

扁平状電極巻回体に係るセパレータは、強度が十分で且つ電解液を多く保持できるものがよく、そのような観点から、厚さが１０〜５０μｍで開口率が３０〜７０％の、ポリエチレン、ＰＰ、またはエチレン−プロピレン共重合体を含む微多孔フィルムや不織布などが好ましい。

扁平状電極巻回体は、例えば、正極と負極とを、セパレータを重ね合わせた後渦巻状に巻回し、扁平状に押し潰して横断面を扁平状にした後に、前記テープを、底面を覆うように固定して作製される。

本発明の非水電解質二次電池は、前記の扁平状電極巻回体を、例えば、角筒形の外装缶内に挿入し、扁平状電極巻回体の正極リードを正極端子と、負極リードを負極端子と、それぞれ常法に従って接続し、電解液を注入した後に外装缶を封止する工程を経て製造される。

図６および図７に、本発明の非水電解質二次電池の一例を示す。図６は、非水電解質二次電池の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその部分断面図である。また、図７は、図６の外観斜視図である。

図６（ｂ）に示すように、正極２と負極３とをセパレータ４を介して渦巻状に巻回し、扁平状に押し潰した形状とし、底面をテープ６で覆った扁平状電極巻回体１が、角形（角筒形）の外装缶５に電解液と共に収容されている。ただし、図６では、煩雑化を避けるため、正極２や負極３の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や電解液などは図示しておらず、扁平状電極巻回体１の内周側の部分は断面にしていない。また、扁平状電極巻回体１の底面のテープ６は、基材と粘着材とを区別して示しておらず、また、テープ６が扁平状電極巻回体１の底面にのみ配置された状態で示している。

外装缶５は、アルミニウム製やアルミニウム合金製であり、この外装缶５は正極端子を兼ねている。そして、扁平状電極巻回体１からは、正極２および負極３のそれぞれ一端に接続された正極リード７と負極リード８が引き出されている。また、外装缶５の開口部を封口する電池蓋９（アルミニウム合金製などの電池蓋）にはＰＰ製の絶縁パッキング１０を介してステンレス鋼製の端子１１が取り付けられ、この端子１１には絶縁体１２を介してステンレス鋼製のリード板１３が取り付けられている。

そして、この電池蓋９は外装缶５の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶５の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図６に示す電池では、電池蓋９に電解液注入口１４が設けられており、この電解液注入口１４には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている（従って、図６および図７の電池では、実際には、電解液注入口１４は、電解液注入口と封止部材であるが、説明を容易にするために、電解液注入口１４として示している）。更に、電池蓋９には、防爆ベント１５が設けられている。

図６に示す電池では、正極リード７を電池蓋９に直接溶接することによって外装缶５と電池蓋９とが正極端子として機能し、負極リード８をリード板１３に溶接し、そのリード板１３を介して負極リード８と端子１１とを導通させることによって端子１１が負極端子として機能するようになっているが、外装缶５の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。

図７は前記図６に示す電池の外観を模式的に示す斜視図であり、この図７は前記電池が角形電池であることを示すことを目的として図示されたものであって、この図７では電池を概略的に示しており、電池の構成部材のうち特定のものしか図示していない。

更に、図６および図７は、本発明の非水電解質二次電池の形状や構造の理解を容易にするためのものであり、これらで示した電池の各構成要素のサイズは、必ずしも正確ではない。

非水電解液については、特に制限はなく、例えば、下記の溶媒中に下記の無機イオン塩を溶解させることによって調製したものが使用できる。

電解液の溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、１，３−プロパンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒を、１種または２種以上用いることができる。

無機イオン塩としては、Ｌｉ塩、例えば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＢ_１０Ｃｌ_１０、低級脂肪族カルボン酸Ｌｉ、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランＬｉ、四フェニルホウ酸Ｌｉなどを、１種または２種以上用いることができる。

前記溶媒中に前記無機イオン塩が溶解された電解液の中でも、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびメチルエチルカーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも１種と、エチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートとを含む溶媒に、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、およびＬｉＣＦ_３ＳＯ_３よりなる群から選ばれる少なくとも１種の無機イオン塩を溶解した電解液が好ましい。電解液中の無機イオン塩の濃度は、例えば、０．２〜３．０ｍｏｌ／ｄｍ^３が適当である。

また、本発明にかかる電解液には、電解液中に存在することでゲル化するような高分子材料を添加し、ゲル状とした電解液も含まれる。電解液をゲル状とするための高分子材料としては、ＰＶＤＦ、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ＰＡＮ、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、主鎖または側鎖にエチレンオキシド鎖を有する架橋ポリマー、架橋したポリ（メタ）アクリル酸エステルなど、公知のゲル状電解質形成可能なホストポリマーが挙げられる。

本発明の非水電解質二次電池は、携帯電話、ＰＤＡ、ノート型パソコンなどの携帯機器などの電子機器の電源用途を始めとして、従来から知られている非水電解質二次電池が適用されている各種用途に好ましく用いることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではない。

実施例１
＜正極の作製＞
９６質量部のＬｉＣｏＯ_２（正極活物質）と、１質量部の人造黒鉛（導電助剤）と、１質量部のアセチレンブラック（導電助剤）とを、ＰＶＤＦ（バインダー）を８質量％の濃度で含むＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液（ＰＶＤＦの質量割合が、正極活物質、導電助剤およびバインダーの合計量中２質量％となる量）と混合して正極合剤含有ペーストを調製した。続いて、集電体となるアルミニウム箔（厚み１５μｍ）の両面に、正極合剤含有ペーストを所定量塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を施して正極を作製した。次に、カレンダー処理をして、正極合剤層の厚みを、正極全体の厚みが１３１μｍ（片側の正極合剤層の厚み：５８μｍ）となるように調整した。また、正極合剤層の密度は、３．９０ｇ／ｃｍ^３とした。次に、幅が４３ｍｍとなるように切断して、帯状の正極を作製した。また、アルミニウ箔の露出部分に、厚みが１００μｍのアルミニウムからなる正極リードを付けた。

＜負極の作製＞
塊状天然黒鉛（負極活物質）９７．５質量部と、ＳＢＲ（バインダー）１．５質量部と、ＣＭＣ（増粘剤）１質量部とに、水を加えて混合して負極合剤含有ペーストを調製した。次に、集電体となる銅箔（厚み８μｍ）の両面に、負極合剤含有ペーストを所定量塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を施して負極を作製した。次に、カレンダー処理をして、負極合剤層の厚みを、負極全体の厚みが１２４μｍ（片側の負極合剤層の厚み：５８μｍ）となるように調整した。また、負極合剤層の密度は、１．７０ｇ／ｃｍ^３とした。次に、幅が４４ｍｍとなるように切断して、帯状の負極を作製した。また、銅箔の露出部分に、厚みが８０μｍのニッケルからなる負極リードを付けた。

＜電池の組み立て＞
前記の正極と前記の負極との間に、微孔性ポリエチレンフィルム（厚み：１８μｍ、孔径：０．５〜１μｍ、空孔率：４９％、透気度：９０秒／１００ｃｍ^３）からなるセパレータ（幅４６ｍｍ）を配置し、渦巻状に巻回した後、加圧して横断面が扁平状となるように成形して、扁平状電極巻回体を作製した。なお、正極および負極は、図１に示すように、正極リードおよび負極リードが、扁平状電極巻回体の同一端面側になるように配置した。

前記の扁平状電極巻回体の底面（正極リードおよび負極リードが配置された端面の反対側の端面）を、図１に示す要領で、テープで覆った。テープには、図２に示すように部分Ａ（幅ａ’が５ｍｍ）と部分Ｂ（幅ｂ’が５ｍｍ）とが交互に形成された構成のもの（部分Ａおよび部分Ｂの向きが、扁平状電極巻回体の横断面の長軸方向に対して垂直となるように配置される構成のもの）を用い、これを、図中横の長さが３６ｍｍ、図中縦の長さが２０ｍｍとなるように裁断して使用した。なお、テープは、基材が厚み１６μｍのＰＰＳであり、部分Ａに係るバインダーがアクリル系バインダー（アクリル酸ブチルを主なモノマー成分とするアクリル樹脂）であり、部分Ａの箇所の厚み（基材とバインダーとの合計厚み）が３０μｍである。また、テープの部分Ａと部分Ｂとの平面視での面積比は、部分Ａ：部分Ｂ＝１：１である。

底面をテープで覆った前記の扁平状電極巻回体を、アルミニウム製の有底角筒形外装缶（底面３４ｍｍ×４．４ｍｍ、高さ５０．０ｍｍ）内に装填した。そして、扁平状電極巻回体の正極リードを、電解液注入口を有する電池蓋（正極端子）に、負極リードを前記電池蓋に設けられた端子（負極端子）にそれぞれ溶接し、更に前記電池蓋と外装缶の開口端とを溶接した。

前記の電解液注入前の電池について、電解液の注液性を評価した。前記の電解液注入前の電池を２０個用意し、質量を測定した後、ドライ雰囲気中で、電解液を入れたビーカーに完全に浸漬させた。電解液には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒（エチレンカーボネート：ジエチルカーボネートの混合体積比が３：７）中にＬｉＰＦ_６を１．０ｍｏｌ／ｌで溶解させた溶液を用いた。前記の各電池を、電解液を入れたビーカーに浸漬させたまま、真空デシケーターに移して１．０Ｔｏｒｒ以下まで減圧した後（３０秒）、真空デシケーター内を大気開放した。その後、３０秒毎に２個ずつ電池をビーカーから取り出して、外周の電解液を振り落としてから、それらの質量を測定し、電解液に浸漬前の質量を引いて、電池内の電解液量を算出した。そして、２０個の電池での電解液量の平均値を求めて、実施例１の電池における注液性を評価した。

比較例１
扁平状電極巻回体の底面に配するテープを、その片面全面にアクリル系バインダーが塗布されたものに変更した以外は、実施例１と同様にして電解液注入前の電池を作製し、実施例１と同様にして電解液の注液性を評価した。

図８に、実施例１および比較例１の電池における電解液の注液性評価結果を示している。図８のグラフでは、横軸に真空デシケーターの大気開放からの時間を、縦軸に電池内の電解液量を示している。実施例１および比較例１の電池では、電解液の注入量の目標値が１．６５ｇであるが、図８に示す通り、扁平状電極巻回体の底面を、基材の全面にバインダーを塗布したテープで覆った比較例１の電池では、１．６５ｇの電解液の注入に３００秒以上かかったのに対し、扁平状電極巻回体の底面を、部分Ａと部分Ｂとを有するテープで覆った実施例１の電池では、１８０秒以内でこれが達成できており、良好な注液性を有している。

実施例２
扁平状電極巻回体の底面を覆うテープにおける部分Ａおよび部分Ｂの向きを、扁平状電極巻回体の横断面の長軸方向に平行になるように変更した（テープを、図３に示す構成のものに変更した）以外は、実施例１と同様にして電解液注入前の電池を作製し、実施例１と同様にして電解液の注液性を評価した。

実施例３〜６
扁平状電極巻回体の底面を覆うテープにおける部分Ａの幅ａ’および部分Ｂの幅ｂ’を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして電解液注入前の電池を作製し、実施例１と同様にして電解液の注液性を評価した。

表１に、実施例１〜６および比較例１の電池について、電解液の注液性評価によって求められた、真空デシケーターの大気開放から２４０秒後における電解液量（表１では「２４０秒後の電解液量」と記載する。）に示す。

表１に示す通り、実施例１〜６の電池では、真空デシケーターの大気開放から２４０秒後には、目標値である１．６５ｇ以上の電解液が注入できており、良好な注液性を有していることが分かる。

本発明および従来の非水電解質二次電池に係る扁平状電極巻回体の一例を模式的に示す斜視図である。本発明の非水電解質二次電池に係る扁平状電極巻回体に適用し得るテープの一例を模式的に示す平面図である。本発明の非水電解質二次電池に係る扁平状電極巻回体に適用し得るテープの他の例を模式的に示す平面図である。本発明の非水電解質二次電池に係る扁平状電極巻回体に適用し得るテープの他の例を模式的に示す平面図である。本発明の非水電解質二次電池に係る扁平状電極巻回体に適用し得るテープの他の例を模式的に示す平面図である。本発明の非水電解質二次電池の一例を示す模式図であり、（ａ）平面図、（ｂ）部分縦断面図である。図６の外観斜視図である。実施例１および比較例１の非水電解質二次電池における電解液の注液性評価結果を示すグラフである。

符号の説明

１扁平状電極巻回体
６テープ
７正極リード
８負極リード

Claims

正極とセパレータと負極とが扁平状に巻回されてなる扁平状電極巻回体、および非水電解液を有する非水電解質二次電池であって、
前記扁平状電極巻回体は、その同一端面側に正極リードと負極リードとが間隔を開けて配置されており、かつ少なくとも前記端面の反対側の端面がテープで覆われており、
前記テープは、片面に粘着材を有する基材で構成されており、かつ前記基材の片面に、粘着材の存在する部分Ａと、粘着材の存在しない部分Ｂとを有していることを特徴とする非水電解質二次電池。
前記テープは、少なくとも、基材の端部から、扁平状電極巻回体端面のセパレータが存在する位置に相当する箇所まで、連続する部分Ｂを有している請求項１に記載の非水電解質二次電池。
前記テープは、部分Ａと部分Ｂとを交互に有している請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。