JP2011044436A - 渦巻状電極群を備えた電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極群の外装缶への挿入時に粘着テープの端部から粘着材がはみ出さないようにして、電極群の外表面が外装缶の内壁面に接着されないようにし、電池が落下しても最外周の電極に亀裂が生じたり、破断が生じたりすることがない電池を提供する。
【解決手段】 本発明の電池は、金属箔からなる正極芯体に正極活物質が塗布された正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質が塗布された負極とがセパレータを介して相対向するように巻回された渦巻状電極群１０Ｂを備えている。この渦巻状電極群１０Ｂは、最外周の表面は活物質が未塗布の芯体露出部１２ｂが形成されており、この芯体露出部１２ｂに粘着テープ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂが貼着されているとともに、粘着テープ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂの周縁部は粘着材βが塗布されていない未塗布部分ｘあるいはｙが形成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、金属箔からなる正極芯体に正極活物質が塗布された正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質が塗布された負極とがセパレータを介して相対向するように巻回された渦巻状電極群を備えた電池に関する。

近年、小型ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコン等の携帯用電子・通信機器等の電源として、小型軽量でかつ高容量な非水電解質二次電池が用いられるようになった。このような非水電解質二次電池は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な黒鉛を負極活物質として用い、リチウム含有コバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ₂）、リチウム含有マンガン酸化物（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）等のリチウム含有遷移金属酸化物を正極活物質として用い、有機溶媒に溶質としてリチウム塩を溶解した電解液を用いて構成される電池である。

ところで、この種の非水電解質二次電池が使用される機器においては、電池を収容するスペースが角形（扁平な箱形）であることが多いことから、発電要素を角形外装缶に収容して形成した角形電池が使用されることが多い。このような角形電池は以下のようにして作製されるのが一般的である。即ち、まず、正極集電体（正極芯体）に正極活物質を含有する正極合剤を塗布して正極板を作製するとともに、負極集電体（負極芯体）に負極活物質を含有する負極合剤を塗布して負極板を作製する。この後、これらの正極板と負極板をセパレータを介して相対向させた後、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群とする。

この場合、特許文献１に示されるように、この渦巻状電極群がほどけてしまわないように、最外周の電極に巻止め用テープを貼着して最外周の電極を固定するようにしている。そして、このような渦巻状電極群を加圧成形して、扁平な渦巻状電極群とした後、これを扁平な角形外装缶に収容し、非水電解液を注液して非水電解質二次電池としている。なお、絶縁対策として外装缶の底部での短絡を防止するために、電極群の缶底部に位置する部分に缶底絶縁用テープを貼着するようにしている。また、集電タブの補強などを目的として集電タブ部に保護用テープを貼着するようにしている。

特開平１１−１３５１１０号公報

しかしながら、この種の非水電解質二次電池に対する高容量化の要求は高く、この要求に応えるために、同サイズの電池に充填される活物質の充填量が増大する傾向にある。このため、活物質を保持する芯体に厚みが８〜３０μｍと薄い金属箔が用いられるようになった。そして、このような金属箔からなる芯体にできる限り充填量を多くした活物質が塗着された電極を用いて電極群を構成すると、電極群の厚みが増大することとなる。

このため、外装缶内に占める電極群の容積が増大して、外装缶の内壁面と電極群の外表面との間の隙間（クリアランス）が小さくなるという問題を生じた。ここで、外装缶の内壁面と電極群の外表面との間の隙間（クリアランス）が小さくなると、電極群を外装缶内に挿入した際に、電極群の最外周の表面に貼着されているテープが圧迫されて、テープの端部から粘着材がはみ出すという問題を生じることとなる。

このように、テープの端部から粘着材がはみ出すようになると、はみ出した粘着材により、電極群の外表面が外装缶の内壁面に接着されるという事態が生じる。ここで、電極群の外表面が外装缶の内壁面に接着された状態の電池が落下した場合、落下により電池に衝撃が生じて電極群が電池内（外装缶内）で移動するが、外装缶の内壁面に接着されている最外周の電極は外装缶内で移動することはない。この結果、電極群の最外周の電極の外装缶の内壁面に接着された部分に応力が集中して、この部分の電極に亀裂が生じたり、電極が破断して、電池が使用できなくなるといった問題を生じた。

そこで、本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、電極群の外装缶への挿入時に粘着テープの端部から粘着材がはみ出さないようにして、電極群の外表面が外装缶の内壁面に接着されないようにし、電池が落下しても最外周の電極に亀裂が生じたり、破断が生じたりすることがない電池を提供することを目的とするものである。

本発明は、金属箔からなる正極芯体に正極活物質が塗布された正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質が塗布された負極とがセパレータを介して相対向するように巻回された渦巻状電極群を備えた電池であって、上記目的を達成するため、渦巻状電極群の最外周の表面は活物質が未塗布の芯体露出部が形成されており、この芯体露出部上の少なくも１箇所に粘着テープが貼着されているとともに、芯体露出部上に貼着された粘着テープの少なくとも１つは該テープ周縁部の４辺の内の相対向する１対の辺に粘着材が塗布されていない未塗布部分が形成されていて、このテープ周縁部の粘着材の未塗布部分は当該テープ同士が重なり合う部分を除いて芯体露出部上にあることを特徴とする。

ここで、粘着テープに粘着材が塗布されていない未塗布部分が形成されていると、電極群の外装缶への挿入時に粘着テープから粘着材がはみ出すことを防止できるようになる。これにより、電極群の外表面が外装缶の内壁面に接着されないようになるため、電池が落下しても落下の衝撃に起因する応力が最外周の電極に集中することが防止できるようになる。この結果、最外周の電極に亀裂が生じたり、最外周の電極が破断したりすることが防止できるようになって、信頼性の向上した電池が得られるようになる。なお、電極群の外表面が外装缶の内壁面に接着されないようになると、電解液を外装缶内に注液した際に、電解液が電極群の外表面と外装缶の内壁面との間からスムーズに浸透していくことができるようになる。このため、注液工程での注液性が向上して、この種の電池の生産性も大幅に向上するようになる。

この場合、粘着テープとして、渦巻状に巻回された電極群の巻ほぐれを防止するために電極群最外周の電極の芯体露出部の端部に貼着された巻止め用粘着テープを用いるのが望ましい。また、外装缶の底部での短絡を防止するために電極群の缶底部に位置する部分に貼着された缶底絶縁用粘着テープを用いるのが望ましい。また、電極リードを保護するために電極リード部に貼着されたリード保護用粘着テープを用いるのが望ましい。さらに、巻止め用粘着テープは粘着材の未塗布部分が電極群の縦方向と平行になる方向に貼着されているのが好ましい。また、缶底絶縁用テープまたは保護用粘着テープは、粘着材の未塗布部分が電極群の横方向と平行になる方向に貼着されているのが好ましい。なお、粘着テープの未塗布部分は渦巻状電極群が外装缶内に圧入された際に粘着材が粘着テープからはみ出さないように形成されているのが望ましい。

本発明においては、電極群の外表面が外装缶の内壁面に接着されないようになされているので、電池が落下しても最外周の電極に亀裂が生じたり、破断が生じたりすることが防止できるようになる。

本発明をリチウムイオン電池に適用した場合の正極板を模式的に示す図あり、図１（ａ）はその平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 負極板を模式的に示す図あり、図２（ａ）はその平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 粘着テープを模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）〜（ｃ）は巻止め用粘着テープを示し、図３（ｅ）〜（ｆ）は缶底絶縁用粘着テープを示し、図３（ｈ）〜（ｉ）は正極リード保護用粘着テープを示している。 渦巻状に巻回した電極群を板状に押圧した状態の電極群を模式的に示す斜視図である。 図４の電極群の表面に粘着テープが貼着された第１実施例の電極群を模式的に示す斜視図である。 図４の電極群の表面に粘着テープが貼着された第２実施例の電極群を模式的に示す斜視図である。 図４の電極群の表面に粘着テープが貼着された第３実施例の電極群を模式的に示す斜視図である。 図４の電極群の表面に粘着テープが貼着された第４実施例の電極群を模式的に示す斜視図である。 図４の電極群の表面に粘着テープが貼着された比較例の電極群を模式的に示す斜視図である。 図５〜図９の電極群を外装缶内に収容して構成された電池の断面を模式的に示す斜視図である。

ついで、本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

１．正極板
まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）８５質量部と、導電剤としての黒鉛粉末５質量部とカーボンブラック５質量部とを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤と、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶かした結着剤としてのフッ化ビニリデン系重合体を固形分が５質量部となるように混合、混練して正極合剤スラリーを調製した。この正極合剤スラリーを厚みが２０μｍの正極集電体（例えば、アルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔：正極芯体）１１の両面にドクターブード法により塗布して、正極集電体１１の両面に正極合剤層１２を形成した。

ついで、この正極合剤層１２を乾燥させた後、所定の厚みになるまでローラプレス機により圧延し、その後、幅４０ｍｍの短冊状に切断して正極板１０を作製した。この場合、正極集電体１１の後端部（渦巻状電極群の巻終わり部となる部分）から３０ｍｍまでは、正極集電体１１の両面に正極合剤層１２が存在しない正極集電体１１の露出部分（正極合剤スラリーの未塗布部分：芯体露出部）１２ａとし、それから６０ｍｍまでは正極集電体１１の片面のみに正極合剤層１２が存在する部分（正極集電体の片面は芯体露出部分）１２ｂとなるように正極合剤スラリーを塗布した。

また、折り曲げた際に正極リード１３となり、この正極リード１３が渦巻状電極群の上端部から延出するように、正極集電体１１の後端部の露出部分（正極合剤スラリーの未塗布部分：芯体露出部）１２ａに略コ字状の切り込み１３ａを入れた。なお、正極板１０を巻回する場合に、正極集電体１１の片面のみに正極合剤層が存在する側が渦巻状電極群の外側に向くように巻回することにより、渦巻状電極群の最外周部分を正極集電体１１とすることができ、この正極集電体１１と電池外装缶の内面とを接触させる構成にすることが可能となる。

２．負極板
一方、負極活物質としての天然黒鉛（Ｌｃ値が１５０Å以上で、ｄ₀₀₂値が３．３８Å以下のもの）粉末９５質量部に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶かした結着剤してのフッ化ビニリデン系重合体を固形分が５質量部となるように混合、混練して負極合剤スラリーを調製した。得られた負極合剤スラリーを厚みが１８μｍの負極集電体（例えば、銅箔：負極芯体）２１の両面にドクターブード法により塗布して負極合剤層２２を形成した。ついで、この負極合剤層２２を乾燥させた後、所定の厚みになるまでローラプレス機により圧延し、その後、幅４２ｍｍの短冊状に切断し、端部に負極リード２３を溶接して負極板２０を作製した。

３．粘着テープ
（１）巻止め用
ここで、ポリプロピレンからなる基材αに粘着材してのゴム系粘着材βが塗布された粘着テープを所定の大きさ（この例においては、幅が２０ｍｍで、高さが４２ｍｍとなるようにした）に切断して巻止め用粘着テープ３１とした。この場合、図３（ｂ）に示すように、幅方向の左右の端部のみにゴム系粘着材βの未塗着部ｘ（この場合は、２．５ｍｍ（ｘ＝２．５）とした）を形成したものを巻止め用粘着テープ３１ｂとした。さらに、図３（ｃ）に示すように、幅方向および高さ方向の両端部に未塗着部を形成することなく、基材αの全面にゴム系粘着材βを塗布したものを巻止め用粘着テープ３１ｃとした。

（２）缶底絶縁用
また、ポリプロピレンからなる基材αに粘着材してのゴム系粘着材βが塗布された粘着テープを所定の大きさ（この例においては、幅が３０ｍｍで、高さが２０ｍｍとなるようにした）に切断して缶底絶縁用粘着テープ３２とした。この場合、図３（ｅ）に示すように、高さ方向の上下の端部のみにゴム系粘着材βの未塗着部ｙ（この場合は、２．５ｍｍ（ｙ＝２．５）とした）を形成したものを缶底絶縁用粘着テープ３２ｂとした。さらに、図３（ｆ）に示すように、幅方向および高さ方向の両端部に未塗着部を形成することなく、基材αの全面にゴム系粘着材βを塗布したものを缶底絶縁用粘着テープ３２ｃとした。

（３）正極リード保護用
さらに、ポリプロピレンからなる基材αに粘着材してのゴム系粘着材βが塗布された粘着テープを所定の大きさ（この例においては、幅が１５ｍｍで、高さが１２ｍｍとなるようにした）に切断して缶底絶縁用粘着テープ３３とした。この場合、図３（ｈ）に示すように、高さ方向の上下の端部のみにゴム系粘着材βの未塗着部ｙ（この場合は、２．５ｍｍ（ｙ＝２．５）とした）を形成したものを正極リード保護用粘着テープ３３ｂとした。さらに、図３（ｉ）に示すように、幅方向および高さ方向の両端部に未塗着部を形成することなく、基材αの全面にゴム系粘着材βを塗布したものを正極リード保護用粘着テープ３３ｃとした。

なお、巻止め用粘着テープ３１、缶底絶縁用粘着テープ３２および正極リード保護用粘着テープ３３としては、上述したポリプロピレン基材に代えてポリエチレン、軟質ビニル、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂などの基材αを用い、上述したゴム系粘着材に代えてアクリル系あるいはシリコーン系などの粘着材βを用いるようにしてもよい。

４．渦巻状電極群
ついで、上述のようにして作製した正極板１０と負極板２０との間に、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ（幅が４４ｍｍで、厚みが２５μｍのもの）４０（図１０参照）を挟み込んで、渦巻状に卷回して渦巻状電極群１０ａを作製した。この場合、正極集電体が露出している部分が渦巻状電極群の最外周に配置されるように積層して巻回した。この後、得られた渦巻状電極群の最外周の正極集電体の露出部分の端部と、その内周側の正極集電体の露出部分が差し渡されるように巻止用粘着テープ３１（３１ｂ，３１ｃ）をそれぞれ貼着して、渦巻状電極群１０ａの巻回がほどけないようにした。

ついで、上述のように作製した渦巻状電極群の両側から加圧して、図４に示すように、横断面形状が長円形状の渦巻状電極群とした。このとき、横断面形状が長円形状の渦巻状電極群が所定の厚みになるように（この場合は４．２ｍｍになるように）プレスの圧力を制御した。なお、渦巻状電極群が所定の厚みになるようにプレスした後の渦巻状電極群が所定の幅になるように（この場合は２９．０ｍｍになるように）、予め渦巻状電極群の巻き径を調整した。

ついで、プレスした後の渦巻状電極群の底部に、図５〜図９に示すように、缶底絶縁用テープ３２ｂ，３２ｃをそれぞれ貼着した。ついで、正極板１０の作製時に正極合剤層が存在しない正極集電体１１の露出部分１２ａにコの字形状に入れた切り込み１３ａを、渦巻状電極群の上端部より上部に延出するように上側に折り曲げて、これを正極集電リード１３とした。この後、正極集電リード１３の折り曲げ部に、図５〜図９に示すように、正極リード保護用粘着テープ３３ｂ，３３ｃをそれぞれ貼着し、各粘着テープがそれぞれ貼着された渦巻状電極群１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆをそれぞれ作製した。

ここで、図５に示すように、巻止用粘着テープ３１ｂと缶底絶縁用テープ３２ｂと正極リード保護用粘着テープ３３ｂを用いた渦巻状電極群を電極群１０Ｂ（第１実施例）とした。また、図６に示すように、巻止用粘着テープ３１ｂと缶底絶縁用テープ３２ｃと正極リード保護用粘着テープ３３ｃを用いた渦巻状電極群を電極群１０Ｃ（第２実施例）とした。

また、図７に示すように、巻止用粘着テープ３１ｃと缶底絶縁用テープ３２ｂと正極リード保護用粘着テープ３３ｃを用いた渦巻状電極群を電極群１０Ｄ（第３実施例）とした。また、図８に示すように、巻止用粘着テープ３１ｃと缶底絶縁用テープ３２ｃと正極リード保護用粘着テープ３３ｂを用いた渦巻状電極群を電極群１０Ｅ（第４実施例）とした。さらに、図９に示すように、巻止用粘着テープ３１ｃと缶底絶縁用テープ３２ｃと正極リード保護用粘着テープ３３ｃを用いた渦巻状電極群を電極群１０Ｆ（比較例）とした。

５．非水電解液二次電池の作製
ついで、図１０に示すように、肉厚が０．４ｍｍで、外形寸法の高さが４８ｍｍで、幅が３０ｍｍで、厚みが５ｍｍのアルミニウム製の角形外装缶５０を用意した。なお、角形外装缶５０の大きさ、材質、肉厚はこれに限ることはなく、例えば、鉄あるいは鉄合金製のものを用いるようにしてもよい。ついで、上述のように作製した電極群１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆを角形外装缶５０の開口部からそれぞれ挿入した後、各電極群１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆの正極１０から延出する正極集電リード１３を外装缶（正極端子を兼ねる）５０に溶接するとともに、負極２０から延出する負極集電リード２３を負極端子５３に溶接した。

この後、角形外装缶５０の開口部内に絶縁スペーサ５６を配置した後、角形外装缶５０の開口部の上に封口板５１を配置した後、これらの接合部にレーザー光を照射して、角形外装缶５０の上に封口板５１を接合した。ついで、封口板５１に設けられた注液口５５から非水電解液を注液した後、注液口５５をレーザー溶接法で封止して密閉し、非水電解液二次電池Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆをそれぞれ作製した。なお、封口板５１の中央部には絶縁ガスケット５４を介して負極端子５２が配設されており、この負極端子５２内にガス排出弁５３が配置されている。

ここで、電極群１０Ｂを用いたものを電池Ｂとし、電極群１０Ｃを用いたものを電池Ｃとし、電極群１０Ｄを用いたものを電池Ｄとし、電極群１０Ｅを用いたものを電池Ｅとし、電極群１０Ｆを用いたものを電池Ｆとした。なお、非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を等体積比で混合した溶媒に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）からなる溶質を１モル／リットル溶解させた非水溶液を用いた。

この場合、溶媒に溶解される溶質としては、ＬｉＰＦ₆以外に、ＬｉＢＦ₄，ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃，ＬｉＡｓＦ₆，ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂，ＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃，ＬｉＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＳＯ₃等を用いてもよい。また、混合溶媒としては、上述したＥＣとＤＥＣとの混合溶媒以外に、水素イオンを供給する能力のない非プロトン性溶媒、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）等を使用し、これらとジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、エトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）等の低沸点溶媒との混合溶媒を用いてもよい。

６．落下に対する耐久性試験
上述のようにして、各電池Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆをそれぞれ５個ずつ（Ｂ１〜Ｂ５，Ｃ１〜Ｃ５，Ｄ１〜Ｄ５，Ｅ１〜Ｅ５，Ｆ１〜Ｆ５）作製した後、これらの電池を充電レートが０．２Ｉｔで４．２５Ｖになるまで充電した後、放電レートが０．２Ｉｔで放電させて、充放電可能な電池とした。この後、高さが１．００ｍの場所からタイル上に、これらの電池を自由落下させ、１回落下させる毎に周波数１ｋＨｚでの各電池の交流インピーダンスを測定した。

この場合、これらの各電池を自由落下させるときには、直方体となる電池の六面が順番に下向きとなるようにして、特定の方向のみに衝撃が加わることがないようにした。このような落下試験を繰り返して行っているうちに電池の内部抵抗が急激に上昇した電池については、この電池を解体して内部抵抗が上昇した原因を確認したところ、下記の表１に示すような結果が得られた。なお、表１において、落下回数は内部抵抗の急激な上昇に至るまでの落下回数を示している。

上記表１の結果から明らかなように、電池Ｆ１〜Ｆ５はいずれも２００回から４００回程度の落下試験を繰り返すことにより、内部抵抗が大きく上昇していることが分かる。これらの内部抵抗が上昇した電池の外装缶５０を取り除くと、いずれの電池Ｆ１〜Ｆ５も電極群１０Ｆの最外周に位置する正極集電体１１の露出部１２ｂが破断していた。また、電極群１０Ｆの最外周の正極集電体１１の露出部１２ｂが粘着テープからはみ出した粘着材によって外装缶５０の内壁に接着されていた。このため、電極群１０Ｆの最外周に位置する正極集電体１１の露出部１２ｂが外装缶５０の内壁に固定された状態で落下の衝撃を受け、それより内側にある電極群が外装缶５０内を移動するため、固定された露出部１２ｂの境界に位置する露出部１２ｂが、落下を繰り返すうちに破断するに至ったものと考えられる。

また、電池Ｂ１〜Ｂ５については、５セル中１セルのみ、１０００回以内に内部抵抗が急激に上昇する現象が見られたものの、その他のセルについては１０００回の落下試験の後も内部抵抗は落下試験前と全く変わっていないことが分かる。そこで、内部抵抗が大きく上昇した電池Ｂ２を解体したところ、電極群１０Ｂの最外周の正極集電体１１の露出部１２ｂが完全な破断にまでは至っていないものの、大きな亀裂が入っていることが分かった。この電極群１０Ｂの表面を観察したところ、テープ３３ｂ（図５参照）の１辺から粘着材βがはみ出して、電極群１０Ｂの最外周の正極集電体１１の露出部１２ｂが外装缶５０の内壁に接着されていることが分かった。その他のテープ３１ｂや３２ｂなどからは粘着材βのはみ出しは見られなかった。

このことから、電極群１０Ｂに用いられるテープ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂのように、最外周の正極集電体１１の露出部１２ｂに貼り付ける長方形のテープの４辺のうち、粘着材βが塗布されていない辺が２辺のみであっても、落下に対する耐久性が十分に向上することが分かった。この場合、巻止用粘着テープ３１においては、粘着材βの未塗布部分ｘが電極群１０Ｂの縦方向と平行になる方向となるように貼着するのが望ましい。また、缶底絶縁用テープ３２および正極リード保護用粘着テープ３３においては、粘着材βの未塗布部分ｙが電極群１０Ｂの横方向と平行になる方向となるように貼着するのが望ましい。

また、電池Ｃ１〜Ｃ５については、５セル中３セルが落下試験１０００回以内に内部抵抗が急激に上昇する現象が見られたものの、その他のセルについては１０００回の落下試験の後も内部抵抗は落下試験前と全く変わっていないことが分かる。そこで、内部抵抗が大きく上昇した電池Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５を解体したところ、缶底絶縁用テープ３２ｃ（図６参照）からはみ出した粘着材βによって、電極群１０Ｃの最外周の正極集電体１１の露出部１２ｂが破断していたり、亀裂が入っていたりしていることが分かった。

また、電池Ｄ１〜Ｄ５については、５セル中１セルが落下試験１０００回以内に内部抵抗が急激に上昇する現象が見られたものの、その他のセルについては１０００回の落下試験の後も内部抵抗は落下試験前と全く変わっていないことが分かる。そこで、内部抵抗が大きく上昇した電池Ｄ４を解体したところ、巻止用粘着テープ３１ｃ（図７参照）からはみ出した粘着材βによって、電極群１０Ｄの最外周の正極集電体１１の露出部１２ｂに亀裂が入っていることが分かった。

また、電池Ｅ１〜Ｅ５については、５セル中４セルが落下試験１０００回以内に内部抵抗が急激に上昇する現象が見られたが、５セル中１セルについては１０００回の落下試験の後も内部抵抗は落下試験前と全く変わっていない。また内部抵抗が急激に上昇した電池も内部抵抗の上昇に至るまでの落下の回数は電池Ｆ１〜Ｆ５よりも多く、電池Ｆ１〜Ｆ５よりも落下に対する耐久性が向上していることが分かる。ここで、内部抵抗が大きく上昇した電池Ｅ１、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５を解体したところ、缶底絶縁用テープ３２ｃ（図８参照）からはみ出した粘着材βによって、電極群１０Ｅの最外周の正極集電体１１の露出部１２ｂが破断していたり、亀裂が入っていたりしていることが分かった。

上述したように、巻止用粘着テープ３１、缶底絶縁用テープ３２、正極リード保護用粘着テープ３３の周辺部に粘着材βを塗布しない領域ｘあるいはｙを設けることによって、電池の落下に対する耐久性が大幅に向上することが分かる。この場合、粘着材βを塗布しないテープの貼着箇所が１箇所であっても十分な耐久性の向上効果を得ることができる。特に、電池Ｄのように、缶底絶縁用テープ３２を電極群１０Ｄの横方向に平行な部分を未塗布部ｙとするだけでも、落下に対して十分な耐久性の向上効果を得ることができる。

なお、上述した実施の形態においては、負極活物質として天然黒鉛を用いた例について説明したが、天然黒鉛以外に、リチウムイオンを吸蔵・放出し得るカーボン系材料、例えば、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこれらの焼成体、人造黒鉛、非晶質酸化物等の公知のものを用いてもよい。また、同様にリチウムイオンを吸蔵・放出し得るシリコン系材料、シリコンとカーボン系材料の混合物を用いてもよい。また、リチウム、リチウムを主体とする合金を負極に用いても、本発明を適用できるのは勿論である。

また、上述した実施の形態においては、正極活物質にコバルト酸リチウムを用いた例について説明したが、コバルト酸リチウム以外に、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複合酸化物あるいは二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）、五酸化バナジウム、五酸化ニオブなどの金属酸化物、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどの金属カルコゲン化物等も使用できる。

また、上述した実施の形態においては、セパレータとしてポリエチレン製の微多孔膜を用いた例について説明したが、セパレータとしては、ポリプロピレン製の微多孔膜など、ポリオレフィン系の微多孔膜も使用できる。さらに、ポリオレフィン系の繊維を使用した不織布セパレータも使用できる。

１０ａ…渦巻状電極群、１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…粘着テープが貼着された渦巻状電極群、１０…正極板、１１…正極集電体（正極芯体）、１２…正極合剤層、１２ａ，１２ｂ…露出部分（芯体露出部）、１３…正極リード（正極集電タブ）、２０…負極板、２１…負極集電体（負極芯体）、２２…負極合剤層、２３…負極リード（負極集電タブ）、３１…粘着テープ、α…基材、β…粘着材、３１ｂ，３１ｃ…巻止用粘着テープ、３２ｂ，３２ｃ…缶底絶縁用テープ、３３ｂ，３３ｃ…正極リード保護用粘着テープ、４０…セパレータ、５０…角形外装缶、５１…封口板、５２…負極端子、５３…ガス排出弁、５４…絶縁ガスケット、５５…注液口

Claims (5)

1. 金属箔からなる正極芯体に正極活物質が塗布された正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質が塗布された負極とがセパレータを介して相対向するように巻回された渦巻状電極群を備えた電池であって、
   前記渦巻状電極群の最外周の表面は活物質が未塗布の芯体露出部が形成されており、
   前記芯体露出部上の少なくも１箇所に粘着テープが貼着されているとともに、
   前記芯体露出部上に貼着された粘着テープの少なくとも１つは該テープ周縁部の４辺の内の相対向する１対の辺に粘着材が塗布されていない未塗布部分が形成されていて、該テープ周縁部の粘着材の未塗布部分は当該テープ同士が重なり合う部分を除いて前記芯体露出部上にあることを特徴とする渦巻状電極群を備えた電池。
2. 前記粘着テープは少なくとも、渦巻状に巻回された電極群の巻ほぐれを防止するために電極群最外周の電極の前記芯体露出部の端部に貼着された巻止め用粘着テープ、外装缶の底部での短絡を防止するために電極群の缶底部に位置する部分に貼着された缶底絶縁用粘着テープ、電極リードを保護するために電極リード部に貼着されたリード保護用粘着テープのいずれか１種あるいは２種もしくは全部であることを特徴とする請求項１に記載の渦巻状電極群を備えた電池。
3. 前記巻止め用粘着テープは粘着材の未塗布部分が電極群の縦方向と平行になる方向に貼着されていることを特徴とする請求項２に記載の渦巻状電極群を備えた電池。
4. 前記缶底絶縁用テープまたは前記保護用粘着テープは、粘着材の未塗布部分が電極群の横方向と平行になる方向に貼着されていることを特徴とする請求項２に記載の渦巻状電極群を備えた電池。
5. 前記未塗布部分は前記渦巻状電極群が外装缶内に圧入された際に粘着材が前記粘着テープからはみ出さないように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の渦巻状電極群を備えた電池。

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