JP2013149477A

JP2013149477A - 非水二次電池の製造方法

Info

Publication number: JP2013149477A
Application number: JP2012009003A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Oya; 正幸大矢
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】発電要素を可撓性を有するシートで外装した非水二次電池において、高温で貯蔵した場合にガス発生による膨れや変形を低減する。
【解決手段】発電要素５を可撓性を有する外装シート２で包み、注液用の開口を除いて外装シートを袋状にシールする注液前電池作成工程と、開口から非水電解液を注液する注液工程と、開口をシールするシール工程と、発電要素を所定電圧まで初回充電する初回充電工程と、袋状の外装シートに収納された発電要素を２０℃以上８０℃以下の雰囲気に保管するエージング工程と、発電要素をプレスするプレス工程と、外装シートに穴４を形成して外装シート内のガスを抜くとともに発電要素を外装シート内に封止するデガスシーリング工程とをこの順に行う。
【選択図】図４Ｄ

Description

本発明は、非水電解液を用いた非水二次電池の製造方法に関する。特に、厚み不良が少なく、高温貯蔵試験時の厚みや歪み増加の少ない非水二次電池の製造方法に関する。

近年、携帯電話、ノート型パソコンなどのポータブル電子機器の発達や、電気自動車の実用化などに伴い、高エネルギー密度の非水二次電池などの電気化学素子の需要が急激に伸びている。現在、こうした要求に応え得る非水二次電池は、例えば、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能なリチウム複合酸化物を使用した正極と、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料やリチウム金属などを使用した負極と、電解質塩を有機溶媒に溶解させた非水電解液とを用いて構成されている。

その非水二次電池において、近年のポータブル電子機器の薄型化に伴い、可撓性を有するラミネートシートで発電要素を外装した薄板状のラミネート形非水二次電池の需要が増えている。従来の角型アルミ缶で外装した電池に比べて、薄型化、大型化が可能であるという利点があるからである。

ラミネート形非水二次電池では、ラミネートシートは柔らかいので、発電要素が変形すると、その変形は非水二次電池の外観形状に直ちに現れる。

特許文献１には、非水二次電池の充放電を繰り返すことによって発電要素が変形するのを防止するために、電池作成後に電池に圧力を加えながら予備充電（初回充電）することが記載されている。

特許第３４５７６２４号明細書

非水二次電池は、高温下で貯蔵した場合に非水電解液と正極活物質との間で様々な反応が起こってガスが発生するという問題を有している。特に非水電解液にビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネートといった、非水二次電池の充放電サイクル特性を向上させる効果のある電解液添加剤が入っている場合そのガス発生は顕著である。

ラミネート形非水二次電池の外装のラミネートシートは柔らかいため、電池内でガスが発生すると、電池が膨れるという問題が生じる。また、ガスが発生することにより発電要素が変形し、その変形が電池の外観形状を変形させるという問題が生じる。特に、平面視したときの面積が大きく且つ薄い電池の場合には、電池の厚みの増加や外観形状の変形は無視できない。

特許文献１の方法は、高温で貯蔵した場合のガス発生による電池の膨れや変形の低減には不十分である。

また、製造直後の電池に膨れや変形が少ないことも望まれる。

本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、本発明の第１の目的は、発電要素を可撓性を有するシートで外装した非水二次電池において、高温で貯蔵した場合にガス発生による膨れや変形を低減することにある。本発明の第２の目的は、発電要素を可撓性を有するシートで外装した非水二次電池において、製造直後の膨れや変形を低減することにある。

本発明の非水二次電池の製造方法は、いずれもがシート状である正極、セパレータ、及び、負極を有する発電要素を、前記正極に接続された正極リード及び前記負極に接続された負極リードを外部に導出させて、可撓性を有する外装シートで包み、注液用の開口を除いて前記外装シートを袋状にシールする注液前電池作成工程と、前記開口から非水電解液を注液する注液工程と、前記開口をシールするシール工程と、前記発電要素を所定電圧まで初回充電する初回充電工程と、前記外装シートに収納された前記発電要素を２０℃以上８０℃以下の雰囲気に保管するエージング工程と、前記発電要素をプレスするプレス工程と、前記外装シートに穴を形成して前記外装シート内のガスを抜くとともに前記発電要素を前記外装シート内に封止するデガスシーリング工程とをこの順に行う。

本発明によれば、発電要素を可撓性を有するシートで外装した非水二次電池において、高温で貯蔵した場合のガス発生による膨れや変形を低減することができ、且つ、製造直後の膨れや変形も低減することができる。

図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる非水二次電池の平面図、図１Ｂは、その側面図である。図２Ａは、本発明の非水二次電池を構成する、積層電極体からなる発電要素の一例の平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した積層電極体の積層構造を説明する分解図である。図３は、本発明の非水二次電池を構成する、巻回電極体からなる発電要素の一例の斜視図である。図４Ａは、本発明の非水二次電池の一製造工程を示した平面図である。図４Ｂは、本発明の非水二次電池の一製造工程を示した平面図である。図４Ｃは、本発明の非水二次電池の一製造工程を示した平面図である。図４Ｄは、本発明の非水二次電池の一製造工程を示した平面図である。図５は、本発明の非水二次電池の別の製造工程を示した平面図である。図６は、本発明の非水二次電池の更に別の製造工程を示した平面図である。

前記デガスシーリング工程において、前記穴を、前記発電要素から離れた前記外装シート上の位置に形成し、前記穴と前記発電要素との間の領域で前記外装シートをシールすることが好ましい。これにより、非水電解液の洩れを防止しながら、ガス抜き及び外装シートのシールを容易に行うことができる。

前記デガスシーリング工程の後、前記外装シートの前記穴を含む部分を切り落とす切断工程を行うことが好ましい。外装シートの不要な部分を取り除くことにより、小型且つ薄型の非水二次電池を得ることができる。

前記非水電解液がビニレンカーボネートを含むことが好ましい。これにより、充放電サイクル特性が向上した非水二次電池を実現することができる。

前記非水電解液がフルオロエチレンカーボネートを含むことが好ましい。これにより、充放電サイクル特性が向上した非水二次電池を実現することができる。

前記負極は、リチウムイオンを吸蔵及び脱離することができる炭素材料とＳｉとＯとを含む材料（但し、Ｓｉに対するＯの原子比ｘは０．５≦ｘ≦１．５である）を活物質として含むことが好ましい。これにより、より高容量の非水二次電池を実現することができる。

以下に、本発明を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

（非水二次電池の概略構成）
図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる非水二次電池（以下、単に「電池」という）１の平面図、図１Ｂは、その側面図である。略矩形の平面視形状を有する外装シート２内に発電要素５が封入されている。外装シート２は、アルミニウム等からなる基層の、発電要素５に対向する側の面に熱融着性樹脂層（例えば変性ポリオレフィン層）が積層された可撓性を有する多層シートである。外装シート２は、発電要素５を挟むように一辺（本例では一方の短辺）２ｒで二つ折りされ、辺２ｒを除く３辺に沿ったシール領域（図１Ａにおいてドットを付した領域）３にてヒートシール法等により封止されている。

発電要素５は、薄板形状を有し、好ましくはその平面視形状は略矩形である。発電要素５は、正極、負極、セパレータ、及び、非水電解質を含む。正極は、正極集電体（例えばアルミニウム箔）の少なくとも片面の所定領域に正極合剤層が形成されたシート状物である。正極合剤層は、正極活物質と導電助剤および結着剤を有機溶媒中で混合し、その組成物を正極集電体上に塗布、乾燥、圧延したものである。負極は、負極集電体（例えば銅箔）の少なくとも片面の所定領域に負極合剤層が形成されたシート状物である。負極合剤層は、主に炭素物質を含む負極活物質と結着剤、必要に応じて導電助剤を混合した組成物を負極集電体上に塗布、乾燥、圧延したものである。正極と負極との間にはポリマーから成るシート状のセパレータが配置される。

図１Ａにおいて、外装シート２の一辺（本例では他方の短辺）２ｆから、発電要素５を構成する正極集電体及び負極集電体にそれぞれ電気的に接続された正極リード５ｐ及び負極リード５ｎが導出されている。

本発明において、発電要素５の構造は任意である。以下に、発電要素５の代表例として、積層電極体及び巻回電極体を説明するが、本発明の発電要素５は以下の例に限定されない。

図２Ａは、発電要素５としての積層電極体１０の一例の平面図である。この積層電極体１０は、図２Ｂに示されているように、帯状のセパレータ１１を一定間隔で山折りと谷折りとを交互に繰り返すことでジグザグ状に折り曲げ、セパレータ１１の一方の面側から各谷折り部分に正極１２ｐを挟み込み、他方の面側から各谷折り部分に負極１２ｎを挟み込んで作成できる。図２Ｂにおいて、１３ｐは正極集電体、１４ｐは正極集電体１３ｐの両面に形成された正極合剤層である。また、１３ｎは負極集電体、１４ｎは負極集電体１３ｎの両面に形成された負極合剤層である。

図２Ａに戻り、１５はポリプロピレンなどの樹脂基材層を含む粘着テープであり、積層電極体１０の上下面間に架け渡さすように貼付されて積層電極体１０を固定する。積層電極体１０の一辺から突出した正極集電体１３ｐ及び負極集電体１３ｎに正極リード５ｐ及び負極リード５ｎがそれぞれ電気的に接続されている。正極リード５ｐ及び負極リード５ｎには、熱融着性樹脂（例えば変性ポリオレフィン（ポリプロピレンなど））からなるフィルム１６が貼着されている。フィルム１６の貼着位置は、図１Ａのシール領域３に対応する。フィルム１６は、リード５ｐ，５ｎと外装シート２との接着性を向上させるので、シール領域３の密封性の向上に有利である。

図３は、発電要素５としての巻回積層体２０の一例の斜視図である。この巻回積層体２０は、帯状の正極、帯状のセパレータ、帯状の負極、帯状のセパレータをこの順に積層した帯状積層物を渦巻き状に巻回した後、直径方向に加圧して扁平化することで作成できる。ここで、正極は、帯状の正極集電体の両面に正極合剤層が形成されたものであり、負極は、帯状の負極集電体の両面に負極合剤層が形成されたものである。正極リード５ｐが、正極を構成する正極集電体に電気的に接続され、負極リード５ｎが、負極を構成する負極集電体に電気的に接続される。図２Ａに示した積層電極体１０と同様に、正極リード５ｐ及び負極リード５ｎには、熱融着性樹脂（例えば変性ポリオレフィン（ポリプロピレンなど））からなるフィルム１６が貼着されている。

（非水二次電池の製造方法）
以下に、本発明の電池１の製造方法を説明する。

最初に、薄板形状を有する発電要素５を準備する。次いで、図４Ａに示すように、可撓性を有する矩形状の外装シート２を中央位置にて２つ折りして、その谷折り部分に発電要素５を挟み込む。発電要素５は、外装シート２の折り曲げられた一辺２ｒに接するように配置される。外装シート２の辺２ｒとは反対側の辺２ｆから、発電要素５の正極リード５ｐ及び負極リード５ｎが突出している。発電要素５の幅方向（図４の上下方向）において、二つ折りされた外装シート２の寸法は、発電要素５の寸法に比べて十分に大きい。発電要素５は、二つ折りされた外装シート２の一方の側辺２ｓに近づけて配置される。従って、外装シート２の側辺２ｓとは反対側の辺２ｘは、発電要素５から十分に離れている。

次いで、図４Ｂに示すように、外装シート２の辺２ｓ，２ｆに沿った略「Ｌ」字状のシール領域３ａにて、重ね合わされた外装シート２をシールして、注液前電池を作成する（注液前電池作成工程）。シールの方法は特に制限はないが、ヒートシール法を好ましく使用することができる。この結果、外装シート２は、辺２ｘが開口し、残りの３辺２ｓ，２ｆ，２ｒが閉じられた袋状となる。発電要素５の正極リード５ｐ及び負極リード５ｎは、辺２ｆに沿ったシール領域３ａにて重ねられた外装シート２間にシールされる。

次いで、辺２ｘに沿った開口から、外装シート２の袋内に非水電解液を注入する（注液工程）。

次いで、図４Ｃに示すように、辺２ｘに沿ったシール領域３ｂにて、重ね合わされた外装シート２をシールする（シール工程）。これにより、発電要素５は外装シート２によって封止される。

次いで、正極リード５ｐ及び負極リード５ｎを介して発電要素５を所定電圧まで初回充電（予備充電）する（初回充電工程）。初回充電完了時の電池電圧（充電電圧）は、発電要素５を構成する電極の材料にもよるが、３．０Ｖ以上４．２Ｖ以下が好ましい。充電電
圧が低すぎると電解液が十分に反応せず、ガス発生が不十分となるから、本発明による電池の膨らみや変形の低減効果が得られない。充電電圧が高すぎると、後のエージング工程及びプレス工程において、電解液と電極との間で反応が起こり過ぎてしまい、電池の容量劣化を引き起こすおそれがある。初回充電により、初期のガス発生が起こる。このガス発生は電解液と電極との間の反応による。

次いで、初回充電した電池を２０℃以上８０℃以下の雰囲気に静置保管してエージングする（エージング工程）。エージング温度が高すぎると、電解液が熱で反応してしまい、電池の容量が劣化したり、サイクル特性が悪化したりするおそれがある。エージング温度が低すぎると、電極表面で電解液が十分に反応せず、電池のサイクル特性が悪化するおそれがある。また、エージング温度が低すぎると、エージング時間を長くする必要があるので、電池の製造効率が低下する。エージング時間は、エージング温度に応じて適宜設定されるが、数時間〜１０日間程度であることが好ましい。一般に、エージング温度を高くすれば、エージング時間を短くすることができる。例えば６０℃で１０時間程度、あるいは、２５℃で２４０時間程度、などの条件でエージングすることができる。

次いで、エージングした電池をブレスする（プレス工程）。プレス条件に特に制限はないが、プレスによって発電要素５に厚さ方向に印加される圧力は１〜３０ｋｇ／ｃｍ²が好ましく、プレス時の温度は常温〜１００℃が好ましく、加圧時間は３０秒〜３時間が好ましい。プレス圧力が大きすぎると、シール領域３ａ，３ｂから電解液が漏れ出るおそれがある。プレス時の温度が高すぎたり、プレス時間が長すぎたりすると、電解液が反応してしまい、電池の容量が劣化したり、サイクル特性が悪化したりするおそれがある。プレス圧力が小さすぎる、プレス時の温度が低すぎる、及びプレス時間が短すぎる場合には、プレス効果が得られず、電池の歪みを解消できない。プレス工程を二回に分けて行ってもよい。例えば、最初に比較的高い温度（６０〜１００℃）でプレスし、そのあと常温でプレスすることができる。最初の相対的に高温でのプレスで電池の歪みを解消し、続く相対的に低温でのプレスで矯正された電池の形状を維持する効果が得られる。

次いで、図４Ｄに示すように、密封された外装シート２の発電要素５から離れた位置に穴４を形成し、外装シート２内のガスを穴４から外界に放出させる。更に、所定の減圧（真空）雰囲気下で、穴４と発電要素５との間のシール領域３ｃにて重ね合わされた外装シート２をシールして、発電要素５を外装シート２内に再度封止する（デガスシーリング工程）。

次いで、図４Ｄのシール領域３ｃに平行な二点鎖線６に沿って、シール領域３ｃよりも穴４側の外装シート２の部分を切り落とす（切断工程）。

最後に、予定している電池電圧まで満充電する２次化成工程を実施し、図１Ａ及び図１Ｂに示した本発明の非水二次電池１を得ることができる。

以上のように、本発明の非水二次電池の製造方法によれば、初回充電の後に、２０℃から８０℃の雰囲気下に発電要素５を保管するエージング工程を行うことにより、電池特性を安定化させることができる。その後、発電要素５をプレスすることにより、それまでの工程で電極間に発生したガスを発電要素５外に排出させ、電極間の隙間を減少させて、発電要素５の厚みを減少させることができる。更に、プレスにより、発電要素５の全体形状の歪みを矯正することができる。その後のデガスシーリング工程で、外装シート２内のガスを、穴４を介して外界に放出させることができる。このように、本発明の製造方法では、製造工程で外装シート２内で発生したガスは、製造の最終工程であるデガスシーリング工程でほぼ全て外装シート２外に放出される。従って、その後、非水二次電池を高温貯蔵した場合に電池内でガスが発生したとしても、ガスによる電池の膨れや変形を低減することができる。また、エージング工程の後にプレス工程を行うので、製造直後の電池の膨れや変形も低減することができる。

上述した、圧力を加えながら初回充電するという特許文献１の方法では、初回充電時に電池内で発生したガスが電池外に放出されることはない。従って、その後、当該電池を高温貯蔵した場合には、製造工程で発生したガスに加えて、恒温貯蔵によって更にガスが電池内で発生するので、これらの大量のガスによって電池に大きな膨れや変形が生じてしまう。これに対して、本発明の製造方法によれば、エージング工程及びプレス工程の後のデガスシーリング工程において、製造工程で電池内に発生したガスを予め電池外に放出しているので、その後、電池内でガスが発生したとしても、当該ガスによる電池の膨れや変形を抑えることができるのである。

上記の説明では、１枚の外装シート２を辺２ｒで二つ折りして（図４Ａ参照）、２つの辺２ｓ，２ｆに沿ってシールして袋状の外装シート２を作成したが（図４Ｂ参照）、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、略同一サイズの２枚の矩形状の外装シート２を発電要素５を挟んで重ね合わせ、その３辺２ｆ，２ｓ，２ｒに沿ったシール領域３ｄで２枚の外装シート２をシールして袋状の外装シート２を作成してもよい。

上記の説明では、側辺２ｓとは反対側の辺２ｘが発電要素５から十分に離れていたが（図４Ａ参照）、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、正極リード５ｐ及び負極リード５ｎが導出される辺２ｆとは反対側の辺２ｒを発電要素５から十分に離してもよい。図６では、矩形状の外装シート２を側辺２ｓに沿って二つ折りし、辺２ｆ，２ｘに沿ったシール領域３ｅでシールして袋状の外装シート２を作成する。非水電解液は、辺２ｒに沿った開口から注入され、ガス放出用の穴４は発電要素５と辺２ｒとの間の領域に形成される。この場合も、図１Ａ及び図１Ｂに示したのと同様の二次電池１を得ることができる。

（非水二次電池の詳細構成）
本発明が適用される非水二次電池は、特に制限はなく、例えば従来から知られている各種の構成及び構造を有する非水二次電池に本発明を適用することができる。

以下に、本発明を適用しうる代表的な非水二次電池の詳細構成を説明する。但し、本発明は以下の非水二次電池以外の非水二次電池にも適用可能であることは言うまでもない。

発電要素５の正極には、例えば、正極活物質、結着剤、更には必要に応じて導電助剤を含有する正極合剤からなる正極合剤層を、正極集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。

正極活物質としては、例えば、Ｌｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_yＮｉ_1-yＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_yＭ_1-yＯ₂、Ｌｉ_xＮｉ_1-yＭ_yＯ₂、Ｌｉ_xＭｎ_yＮｉ_zＣｏ_1-y-zＯ₂、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎ_2-yＭ_yＯ₄（前記の各構造式中、Ｍは、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、ＧｅおよびＣｒよりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素であり、０≦ｘ≦１．１、０＜ｙ＜１．０、２．０＜ｚ＜１．０である）などのリチウム含有複合酸化物などが挙げられる。これらの正極活物質は１種のみを使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

また、正極合剤に含有される結着剤には非水二次電池内で化学的に安定なものであれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＶＤＦ、ポリヘキサフルオロプロピレン（ＰＨＦＰ）、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ樹脂）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、または、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体およびそれら共重合体のＮａイオン架橋体などが挙げられ、これらを１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、非水二次電池内での安定性や非水二次電池の特性などを考慮すると、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＰＨＦＰなどのフッ素樹脂が好ましく、また、これらを併用したり、これらのモノマーにより形成される共重合体を用いたりしてもよい。

正極合剤層における結着剤の量は、正極活物質や導電助剤を安定に結着できれば少ないほど好ましく、例えば、正極活物質１００質量部に対して、０．０３〜１０質量部であることが好ましい。

正極合剤に含有される導電助剤は、非水二次電池内で化学的に安定なものであればよい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等のグラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（商品名）、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維；アルミニウム粉などの金属粉末；フッ化炭素；酸化亜鉛；チタン酸カリウムなどからなる導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料；などが挙げられ、これらを１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、導電性の高い黒鉛と、吸液性に優れたカーボンブラックが好ましい。また、導電助剤の形態としては、一次粒子に限定されず、二次凝集体や、チェーンストラクチャーなどの集合体の形態のものも用いることができる。このような集合体の方が、取り扱いが容易であり、生産性が良好となる。

正極合剤層における導電助剤の量は、導電性と吸液性が良好に確保できればよく、例えば、正極活物質１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましい。

正極は、例えば、正極活物質、結着剤および導電助剤を溶剤に分散させて、ペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し（なお、結着剤は溶剤に溶解していてもよい）、この正極合剤含有組成物を、正極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥し、必要に応じて更にプレス処理を施して正極合剤層の厚みや密度を調整する工程を経て製造することができる。なお、正極は前記の製造方法により得られたものに限定されず、他の方法により製造したものであってもよい。

正極集電体の材質としては、非水二次電池内において化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素、導電性樹脂などの他に、アルミニウム、アルミニウム合金、またはステンレス鋼の表面に炭素層またはチタン層を形成した複合材などを用いることができる。これらの中でも、軽量で電子伝導性が高いことから、アルミニウムまたはアルミニウム合金が特に好ましい。正極集電体には、例えば、前記材質からなるフォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングシート、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが使用される。また、正極集電体の表面に、表面処理を施して凹凸を付けることもできる。正極集電体の厚みは特に限定されないが、通常１〜５００μｍである。

このような正極集電体の表面に正極合剤含有組成物を塗布するには、例えば、ドクターブレードを用いた基材引き上げ方式；ダイコータ、コンマコータ、ナイフコータなどを用いたコータ方式；スクリーン印刷、凸版印刷などの印刷方式：などを採用することができる。

前記のようにして形成される正極合剤層の厚みはが、正極集電体の片面あたり１５〜２００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層の密度は、３．２ｇ／ｃｍ³以上であることが好ましく、３．４ｇ／ｃｍ³以上であることがより好ましい。正極がこのような高密度の正極合剤層を有することで、発電要素をより高容量とすることができる。ただし、正極合剤層の密度が大きすぎると、空孔率が小さくなって、電解液の浸透性が低下する虞があることから、正極合剤層の密度は、４．１ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましい。なお、例えば正極合剤層の形成後、例えば、１〜１００ｋＮ／ｃｍ程度の線圧でロールプレスするプレス処理によって、前記の密度を有する正極合剤層とすることができる。

なお、本明細書でいう正極合剤層の密度は、以下の方法により測定される値である。正極を所定面積に切り取り、その質量を最小目盛０．１ｍｇの電子天秤を用いて測定し、正極集電体の質量を差し引いて正極合剤層の質量を算出する。一方、正極の全厚を最小目盛１μｍのマイクロメーターで１０点測定し、これらの測定値から正極集電体の厚みを差し引いた値の平均値と、面積とから、正極合剤層の体積を算出する。そして、前記正極合剤層の質量を前記体積で割ることにより正極合剤層の密度を算出する。

発電要素５の負極には、負極活物質や結着剤などを含有する負極合剤層を、負極集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。

負極活物質としては、黒鉛（天然黒鉛；熱分解炭素類、ＭＣＭＢ、炭素繊維などの易黒鉛化炭素を２８００℃以上で黒鉛化処理した人造黒鉛；など）、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などの、リチウムイオンを吸蔵、脱離可能な炭素材料；リチウムと合金化可能な元素（Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎなど）や、これらの元素を含む材料（合金、酸化物など）；リチウムやリチウム合金（リチウム／アルミニウムなど）；などが使用できる。

これらの中でも、より高容量の電池を構成し得る点で、黒鉛、またはリチウムと合金化可能な元素もしくはこれらの元素を含む材料が好ましい。

リチウムと合金化可能な元素を含む材料としては、ＳｉとＯとを構成元素に含む材料（ただし、Ｓｉに対するＯの原子比ｘは、０．５≦ｘ≦１．５である。以下、当該材料を「ＳｉＯ_x」という）が特に好ましい。

ＳｉＯ_xは、Ｓｉの微結晶または非晶質相を含んでいてもよく、この場合、ＳｉとＯの原子比は、Ｓｉの微結晶または非晶質相のＳｉを含めた比率となる。すなわち、ＳｉＯ_xには、非晶質のＳｉＯ₂マトリックス中にＳｉ（例えば、微結晶Ｓｉ）が分散した構造のものが含まれ、この非晶質のＳｉＯ₂と、その中に分散しているＳｉを合わせて、前記の原子比ｘが０．５≦ｘ≦１．５を満足していればよい。例えば、非晶質のＳｉＯ₂マトリックス中にＳｉが分散した構造で、ＳｉＯ₂とＳｉのモル比が１：１の材料の場合、ｘ＝１であるので、構造式としてはＳｉＯで表記される。このような構造の材料の場合、例えば、Ｘ線回折分析では、Ｓｉ（微結晶Ｓｉ）の存在に起因するピークが観察されない場合もあるが、透過型電子顕微鏡で観察すると、微細なＳｉの存在が確認できる。

なお、ＳｉＯ_xは導電性が低いことから、例えば、ＳｉＯ_xの表面を炭素で被覆して用いてもよく、これにより負極における導電ネットワークを、より良好に形成することができる。

ＳｉＯ_xの表面を被覆するための炭素には、例えば、低結晶性炭素、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維などを使用することができる。

なお、炭化水素系ガスを気相中で加熱し、炭化水素系ガスの熱分解により生じた炭素を、ＳｉＯ_x粒子の表面上に堆積する方法［気相成長（ＣＶＤ）法］で、ＳｉＯ_xの表面を炭素で被覆すると、炭化水素系ガスがＳｉＯ_x粒子の隅々にまで行き渡り、粒子の表面や表面の空孔内に、導電性を有する炭素を含む薄くて均一な皮膜（炭素被覆層）を形成できることから、少量の炭素によってＳｉＯ_x粒子に均一性よく導電性を付与できる。

ＣＶＤ法で使用する炭化水素系ガスの液体ソースとしては、トルエン、ベンゼン、キシレン、メシチレンなどを用いることができるが、取り扱いやすいトルエンが特に好ましい。これらを気化させる（例えば、窒素ガスでバブリングする）ことにより炭化水素系ガスを得ることができる。また、メタンガスやエチレンガス、アセチレンガスなどを用いることもできる。

ＣＶＤ法の処理温度としては、例えば、６００〜１２００℃であることが好ましい。また、ＣＶＤ法に供するＳｉＯ_xは、公知の手法で造粒した造粒体（複合粒子）であることが好ましい。

ＳｉＯ_xの表面を炭素で被覆する場合、炭素の量は、ＳｉＯ_x：１００質量部に対して、５質量部以上であることが好ましく、１０質量部以上であることがより好ましく、また、９５質量部以下であることが好ましく、９０質量部以下であることがより好ましい。

なお、ＳｉＯ_xは電池の充放電に伴う体積変化が大きいため、これのみを負極活物質とする負極合剤層を有する負極を用いた電池では、充放電に伴う負極の膨張収縮による劣化が生じやすく、そこで、こうした問題を回避するには、ＳｉＯ_xと黒鉛とを負極活物質に併用することが好ましい。これにより、ＳｉＯ_xの使用による高容量化を図りつつ、電池の充放電に伴う負極の膨張収縮を抑えて、充放電サイクル特性も高く維持することが可能となる。

負極活物質にＳｉＯ_xと黒鉛とを併用する場合、負極活物質全量中におけるＳｉＯ_xの割合は、ＳｉＯ_xの使用による高容量化効果を良好に確保する観点から０．５質量％以上とすることが好ましく、また、ＳｉＯ_xによる負極の膨張収縮を抑制する観点から１０質量％以下とすることが好ましい。

負極合剤層に含有される結着剤としては、例えば、ＰＶＤＦやＰＴＦＥ、ＰＨＦＰなどのフッ素樹脂；スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、二トリルゴム（ＮＢＲ）などの合成ゴムや天然ゴム；カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）などのセルロース類；エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体およびそれら共重合体の架橋体などのアクリル樹脂；ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリＮビニルアセトアミドなどのアミド類；ポリイミド；ポリアクリル酸；ポリアクリル酸スルホン酸；キタンサンガム、グアーガムなどの多糖類；などが挙げられる。

また、負極合剤層には、必要に応じて、正極合剤層において使用可能なものとして先に例示した導電助剤を含有させることもできる。

負極集電体の材質は、構成された電池において化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。例えば、銅または銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素、導電性樹脂などの他に、銅、銅合金またはステンレス鋼の表面に炭素層またはチタン層を形成した複合材などを用いることができる。これらの中でも、リチウムと合金化せず、電子伝導性が高いことから、銅または銅合金が特に好ましい。負極集電体には、例えば、前記の材質からなるフォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングシート、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが使用できる。また、負極集電体の表面に、表面処理を施して凹凸を付けることもできる。負極集電体の厚みは特に限定されないが、通常１〜５００μｍである。

負極は、例えば、負極活物質および結着剤、更には必要に応じて導電助剤を含有する負極合剤を溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物（結着剤は溶剤に溶解していてもよい）を、負極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、必要に応じてプレス処理を施して負極合剤層の厚みや密度を調整することにより得ることができる。なお、負極は前記の製造方法により得られたものに限定されず、他の方法により製造したものであってもよい。負極合剤層の厚みは、負極集電体の片面当たり１０〜３００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層の密度と同じ方法で測定される負極合剤層の密度は、例えば、１．０〜２．２ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。

セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステルなどのポリエステル；などで構成された多孔質膜であることが好ましい。なお、セパレータは、１００〜１４０℃において、その孔が閉塞する性質（すなわちシャットダウン機能）を有していることが好ましい。そのため、セパレータは、融点、すなわち、ＪＩＳＫ７１２１の規定に準じて、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される融解温度が、１００〜１４０℃の熱可塑性樹脂を成分とするものがより好ましく、ポリエチレンを主成分とする単層の多孔質膜であるか、ポリエチレンとポリプロピレンとを２〜５層積層した積層多孔質膜などの多孔質膜を構成要素とする積層多孔質膜であることが好ましい。ポリエチレンとポリプロピレンなどのポリエチレンより融点の高い樹脂を混合または積層して用いる場合には、多孔質膜を構成する樹脂としてポリエチレンが３０質量％以上であることが望ましく、５０質量％以上であることがより望ましい。

このような樹脂多孔質膜としては、例えば、従来から知られている非水電解質二次電池などで使用されている前記例示の熱可塑性樹脂で構成された多孔質膜、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸法などにより作製されたイオン透過性の多孔質膜を用いることができる。

セパレータの平均孔径は、好ましくは０．０１μｍ以上、より好ましくは０．０５μｍ以上であって、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下である。

また、セパレータの特性としては、ＪＩＳＰ８１１７に準拠した方法で行われ、０．８７９ｇ／ｍｍ²の圧力下で１００ｍｌの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値が、１０〜５００ｓｅｃであることが望ましい。透気度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、他方、小さすぎると、セパレータの強度が小さくなることがある。更に、セパレータの強度としては、直径１ｍｍのニードルを用いた突き刺し強度で５０ｇ以上であることが望ましい。

非水電解質には、電解質塩を有機溶媒に溶解させた溶液（非水電解液）を使用することができる。溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、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。また、アミンイミド系有機溶媒や、含イオウまたは含フッ素系有機溶媒なども用いることができる。これらのなかでも、ＥＣとＭＥＣとＤＥＣとの混合溶媒が好ましく、この場合、混合溶媒の全容量に対して、ＤＥＣを１５容量％以上８０容量％以下の量で含むことがより好ましい。このような混合溶媒であれば、電池の低温特性や充放電サイクル特性を高く維持しつつ、高電圧充電時における溶媒の安定性を高めることができるからである。

非水電解質に係る電解質塩としては、リチウムの過塩素酸塩、有機ホウ素リチウム塩、トリフロロメタンスルホン酸塩などの含フッ素化合物の塩、またはイミド塩などが好適に用いられる。このような電解質塩の具体例としては、例えば、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣ₄Ｆ₉ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、Ｌｉ₂Ｃ₂Ｆ₄（ＳＯ₃）₂、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃、ＬｉＣ_nＦ_2n+1ＳＯ₃（ｎ≧２）、ＬｉＮ（Ｒｆ₃ＯＳＯ₂）₂〔ここで、Ｒｆはフルオロアルキル基を表す。〕などが挙げられ、これらを１種単独で用いてもよく、これらの２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ＬｉＰＦ₆やＬｉＢＦ₄などが、充放電特性が良好なことからより好ましい。これらの含フッ素有機リチウム塩はアニオン性が大きく、かつイオン分離しやすいので前記溶媒に溶解しやすいからである。溶媒中における電解質塩の濃度は特に限定されないが、通常０．５〜１．７ｍｏｌ／Ｌである。

また、前記の非水電解質に安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、１，３−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、ｔ−ブチルベンゼン、トリエチルホスフェート、トリエチルホスホノアセテートなどの添加剤を適宜加えることもできる。

例えば、非水電解質にビニレンカーボネートを含有する場合、電池に使用する非水電解質中のビニレンカーボネートの含有量は、０．０１〜５質量％であることが好ましい。フルオロエチレンカーボネートを含有する場合、電池に使用する非水電解質中のフルオロエチレンカーボネートの含有量は、０．０１〜５質量％であることが好ましい。

外装に用いる可撓性を有する外装シートとしては、非水二次電池に通常用いられる、アルミニウム箔を中心として内側にポリプロピレン層、外側にポリエステル層、ナイロン層を積層一体化した一般的なアルミラミネートシートを用いることができる。

前記の正極と前記の負極と前記のセパレータとを備えた発電要素としては、正極及び負極をその間にセパレータを介在させて重ねた積層電極体や、正極及び負極をその間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回した巻回電極体等の公知の形態を使用することができる。

本発明の非水二次電池は、携帯電話、ノート型パソコンなどのポータブル電子機器などの各種電子機器の電源用途を始めとして、安全性が重視される電動工具、自動車、自転車、電力貯蔵用などの用途にも適用することができる。

以下に本発明を実施例を用いて具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されない。

（実施例１）
＜正極の作製＞
Ｌｉ_1.02Ｎｉ_0.6Ｍｎ_0.20Ｃｏ_0.20Ｏ₂で表される正極活物質９４質量部と、結着剤であるＰＶＤＦ（１０％ＮＭＰ溶液）４質量部（固形分として）と、導電助剤である人造黒鉛１質量部およびケッチェンブラック１質量部とを、プラネタリーミキサーを用いて混練し、更にＮＭＰを加えて粘度を調節して、正極合剤含有組成物を調製した。

前記の正極合剤含有組成物を、厚みが１５μｍのアルミニウム箔（正極集電体）の両面に塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を行って、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した。その後、プレス処理を行って、正極合剤層の厚みおよび密度を調節した。できた正極を所定の寸法にトムソン刃を用いて切り出し、正極とした。

＜負極の作製＞
負極活物質である数平均粒子径が１０μｍの天然黒鉛９７．５質量部と、結着剤であるスチレンブタジエンゴム１．５質量部と、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース１質量部とに、水を加えて混合し、負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを厚みが８μｍの銅箔の両面に塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を行って、銅箔の両面に負極合剤層を形成した。その後、プレス処理を行って、負極合剤層の厚みおよび密度を調節した。できた負極を所定の寸法にトムソン刃を用いて切り出し、負極とした。

＜電解液の調製＞
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとの容積比２：３：１の混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させ、ビニレンカーボネート２．５質量％を添加して、電解液を調製した。

＜電池の組み立て＞
厚みが１６μｍの微孔性ポリエチレンセパレータ（空孔率：４１％）を山折り及び谷折りを交互に繰り返しながら、セパレータの一方の側からその谷折り部分に正極を挟み込み、セパレータの他方の側からその谷折り部分に負極を挟み込んで、７枚の正極と８枚の負極を有する図２Ａ及び図２Ｂに示す構造の積層電極体１０を作製した。セパレータの外周縁をポリプロピレン製の絶縁テープ１５で固定した。積層電極体１０から突き出した正極集電体にアルミニウム製の正極リード５ｐを溶接した。積層電極体１０から突き出した負極集電体にニッケル製の負極リード５ｎを溶接した。正極リード５ｐ及び負極リード５ｎには熱溶着性を向上させるためのプロピレン性の樹脂フィルム１６を取り付けた。かくして得られた積層電極体１０を本実施例１の発電要素５とした。

アルミニウム箔を基層とする厚さ１１０μｍの可撓性を有する外装シート（アルミラミネートシート）２に、発電要素５が収まるサイズの窪みを作成した。外装シート２の当該窪みに発電要素５を収納し、発電要素５の側辺に沿って外装シート２を二つ折りした（図４Ａ参照）。

外装シート２の折り曲げられた側辺２ｓに隣り合う辺２ｆ，２ｒに沿って、重ね合わされた外装シート２をヒートシーラーで熱溶着して、外装シート２を袋状に形成した（図４Ｂ参照）。得られたできた注液前電池を１２時間６０℃で真空乾燥した。

その後、外装シート２の辺２ｘに沿った開口から、外装シート２内に非水電解液を注入し、直ちに、重ね合わされた外装シート２を辺２ｘに沿ってヒートシーラーで熱溶着して発電要素５を収納した外装シート２を封止した（図４Ｃ参照）。

次いで、初回充電として電流値２２０ｍＡで電池電圧が３．９Ｖになるまで充電した。次いで、電池を６０℃の恒温槽で１０時間保管した。次いで、発電要素５の部分をステンレス鋼製の治具を用いて常温下で圧力３ｋｇ／ｃｍ²で２時間プレスした。プレス後、発電要素５から離れた位置で外装シート２に穴４を開け、真空雰囲気下で発電要素５と穴４との間のシール領域３ｃで重ね合わされた外装シート２をシールして、発電要素５を外装シート２内に再度封止した（図４Ｄ参照）。

その後、二次化成として定電流−定電圧充電（定電流２２０ｍＡ、定電圧４．２Ｖ、総充電時間３時間）し、３Ｖまで２２００ｍＡで放電して、実施例１の非水二次電池を得た。実施例１の非水二次電池の設計電気容量は２２００ｍＡｈ、設計電池厚みは２．８ｍｍであった。

（実施例２）
ＳｉＯの複合粒子（平均粒径５．０μｍ）を沸騰床反応器中で約１０００℃に加熱し、加熱された粒子にエチレンと窒素ガスからなる２５℃の混合ガスを接触させ、１０００℃で６０分間ＣＶＤ処理を行った。このようにして前記混合ガスが熱分解して生じた炭素（以下「ＣＶＤ炭素」という）を複合粒子に堆積させて被覆層を形成し、負極材料（炭素被覆ＳｉＯ）を得た。

被覆層形成前後の質量変化から前記負極材料の組成を算出したところ、ＳｉＯ：ＣＶＤ炭素＝８０：２０（質量比）であった。

負極活物質を、数平均粒子径が１０μｍの天然黒鉛４８．０質量部と、数平均粒子径が１５μｍ人造黒鉛４９．０質量部と、前記炭素被覆ＳｉＯを３質量部との混合物に変更した以外は実施例１と同様にして負極を作製した。

エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとの容積比２：３：１の混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させ、ビニレンカーボネート２．５質量％、フルオロエチレンカーボネート１質量％を添加して、電解液を調製した。

上記以外は実施例１と同様にして実施例２の非水二次電池を作製した。実施例２の非水二次電池の設計電気容量は２２００ｍＡｈ、設計電池厚みは２．６ｍｍであった。

（実施例３）
実施例１と同様にして正極及び負極を作製した。正極を長さ３７５ｍｍ、幅４３ｍｍの帯状にスリットし、負極は長さ３８０ｍｍ、幅４４ｍｍの帯状にスリットした。正極集電体及び負極集電体に、アルミニウム製の正極リード５ｐ及びニッケル製の負極リード５ｎをそれぞれを溶接した。正極リード５ｐ及び負極リード５ｎには熱溶着性を向上させるためのプロピレン性の樹脂フィルム１６を取り付けた。セパレータとして厚み１６μｍの帯状の微孔性ポリエチレンセパレータ（空孔率：４１％）を準備した。正極／セパレータ／負極／セパレータの順に積層した帯状積層物を渦巻状に捲回した後、扁平状になるように加圧して、図３に示す構造の扁平状の捲回電極体２０を作成した。この捲回電極体２０の外周の巻き終わり端ををポリプロピレン製の絶縁テープで固定した。かくして得られた巻回電極体２０を本実施例３の発電要素５とした。

その後は実施例１と同様にして実施例３の非水二次電池を得た。ただし、二次化成としての定電流−定電圧充電での電流値は９０ｍＡとし、放電電流は９００ｍＡとした。実施例３の非水二次電池の設計電気容量は９００ｍＡｈ、設計電池厚みは４．６ｍｍであった。

（実施例４）
実施例１と同様にして正極、負極、電解液を準備し、実施例４の二次電池を得た。但し、実施例４では、初回充電として電流値４００ｍＡで電池電圧が３．９Ｖになるまで充電した。次いで、６０℃の恒温槽で１０時間保管した。次いで、発電要素５の部分をステンレス鋼製の治具を用いて７０℃で圧力１２ｋｇ／ｃｍ²で２分間プレスし、さらに常温下で圧力１２ｋｇ／ｃｍ²で２分間プレスした。二次化成としての定電流−定電圧充電の条件は、定電流４００ｍＡ、定電圧４．２Ｖ、総充電時間３時間とし、３Ｖまで４０００ｍＡで放電した。上記を除いて実施例１と同様にして、実施例４の非水二次電池を得た。実施例４の非水二次電池の設計電池容量は４０００ｍＡｈ、設計電池厚みは３．５ｍｍであった。

（比較例１）
電池作製工程において、プレス処理を実施しなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の非水二次電池を作製した。

（比較例２）
電池作製工程において、プレス処理を実施しなかった以外は実施例２と同様にして，比較例２の非水二次電池を作製した。

（比較例３）
電池作製工程において、プレス処理を実施しなかった以外は実施例３と同様にして、比較例３の非水二次電池を作製した。

（比較例４）
電池作製工程において、プレス処理を実施しなかった以外は実施例４と同様にして、比較例４の非水二次電池を作製した。

（評価）
実施例１〜４および比較例１〜４の非水二次電池について以下の測定を行った。

＜標準容量＞
実施例１，２及び比較例１，２の非水二次電池に対して、２３℃で２２００ｍＡの電流値で３時間充電した後、２２００ｍＡの電流値で電池電圧が３Ｖに低下するまで放電する充放電サイクルを、放電容量が一定になるまで繰り返した。次いで、定電流−定電圧充電（定電流：２２００ｍＡ、定電圧：４．２Ｖ、総充電時間：３時間）を行い、１０分休止後に２２００ｍＡの電流値で電池電圧が３Ｖとなるまで放電して標準容量を求めた。

実施例３及び比較例３の非水二次電池に対しては、９００ｍＡの電流値で充放電を行う以外は上記と同様にして標準容量を求めた。

実施例４及び比較例４の非水二次電池に対しては、４０００ｍＡの電流値で充放電を行う以外は上記と同様にして標準容量を求めた。

実施例１〜４および比較例１〜４のそれぞれにおいて、１０個の非水二次電池について上記の標準容量の測定を行い、その平均値を、実施例１〜４および比較例１〜４の各非水二次電池の標準容量とした。

＜電池厚み＞
定盤上に載置した非水二次電池の上に縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアクリル樹脂製の板を載せ、３００ｇ加重となるように板上にさらに重りを載せた。この状態で板中央での非水二次電池の厚みをマイクロメーターで測定した。その値を電池厚みとした。

＜膨れ率＞
実施例１，２及び比較例１，２の非水二次電池に対して、定電流−定電圧充電（定電流：２２００ｍＡ、定電圧：４．２Ｖ、総充電時間：３時間）を行った後、非水二次電池を恒温槽に入れて８５℃で１日間放置し、その後、非水二次電池の厚みを上記の方法で測定した。恒温槽に貯蔵する前の電池厚みに対する恒温槽に貯蔵した後の電池厚みの割合（パーセント）を膨れ率とした。この膨れ率から、恒温槽に貯蔵した場合の非水二次電池の貯蔵特性を評価することができる。

実施例３及び比較例３の非水二次電池に対しては、９００ｍＡの定電流で充電する以外は上記と同様にして膨れ率を測定した。

実施例４及び比較例４の非水二次電池に対しては、４０００ｍＡの定電流で充電する以外は上記と同様にして膨れ率を測定した。

実施例１〜４および比較例１〜４の非水二次電池についての測定結果を表１に示す。

表１から明らかなように、プレス処理を実施した実施例１〜４はプレス処理を実施していない比較例１〜４に比べ、電池の初期厚みが小さい。これは、プレスすることにより、電極間の隙間を小さくすることができ、且つ、電池の全体形状の歪みを矯正することができるので、電池の厚みを小さくすることができたと考えられる。

また、膨れ率も、実施例１〜４は比較例１〜４に比べて小さい。これは、プレスすることにより、電極間のガスが発電要素５外に排出され、その後のデガスシーリング工程でガスが外装シート外に放出されたためであると考えられる。非水二次電池を恒温槽に貯蔵すると、電池内でガスが発生し、このガスによって電池が膨らむ。電池の膨らみ量は、恒温槽に貯蔵することで新たに発生したガス量から、電解液に溶け込むことができるガス量を差し引いた量に依存する。実施例１〜４のように、プレスすることで電極間のガスを外装シール外に予め排出しておけば、非水二次電池の製造直後の電池内に存在するガス量が少なくなるので、膨れ率が小さくなったと考えられる。

実施例２及び比較例２の二次電池は、負極にＳｉＯを含むので、充放電にともなう電極の膨張収縮が激しい。プレスしないで作製した比較例２の非水二次電池の厚みが大きいのは、電極の大きな膨張収縮によって、電極間の隙間が拡大し、且つ、電池の全体形状に歪みが生じたためであると考えられる。これに対して、実施例２の非水二次電池では、プレスしたことにより、電極間の隙間が縮小され、且つ、電池の全体形状の歪みが矯正されたので、厚みを設計厚み以下に抑えることができた。

実施例３及び比較例３の非水二次電池は巻回電池であるから、平面視したときの電池面積（または電池サイズ）が小さい。従って、本来的に電池歪みは相対的に小さいから、プレスによる厚み低減効果は小さい。しかしながら、実施例３の膨れ率は比較例３に比べて小さい。これは、エージング工程で巻回電極体に発生した巻回物（帯状積層物）の緩みに起因する電極間の隙間の増加を、プレスにより低減することができたためであると考えられる。

本発明の利用分野は特に制限はなく、ラミネート形非水二次電池に広範囲に利用することができる。特に、平面視したときの面積が大きく且つ薄い二次電池に好ましく利用することができる。

１非水二次電池
２外装シート
３シール領域
４穴
５発電要素
５ｐ正極リード
５ｎ負極リード

Claims

いずれもがシート状である正極、セパレータ、及び、負極を有する発電要素を、前記正極に接続された正極リード及び前記負極に接続された負極リードを外部に導出させて、可撓性を有する外装シートで包み、注液用の開口を除いて前記外装シートを袋状にシールする注液前電池作成工程と、
前記開口から非水電解液を注液する注液工程と、
前記開口をシールするシール工程と、
前記発電要素を所定電圧まで初回充電する初回充電工程と、
前記外装シートに収納された前記発電要素を２０℃以上８０℃以下の雰囲気に保管するエージング工程と、
前記発電要素をプレスするプレス工程と、
前記外装シートに穴を形成して前記外装シート内のガスを抜くとともに前記発電要素を前記外装シート内に封止するデガスシーリング工程と
をこの順に行う非水二次電池の製造方法。
前記デガスシーリング工程において、前記穴を、前記発電要素から離れた前記外装シート上の位置に形成し、前記穴と前記発電要素との間の領域で前記外装シートをシールする請求項１に記載の非水二次電池の製造方法。
前記デガスシーリング工程の後、前記外装シートの前記穴を含む部分を切り落とす切断工程を行う請求項１又は２に記載の非水二次電池の製造方法。
前記非水電解液がビニレンカーボネートを含む請求項１〜３のいずれかに記載の非水二次電池の製造方法。
前記非水電解液がフルオロエチレンカーボネートを含む請求項１〜４のいずれかに記載の非水二次電池の製造方法。
前記負極は、リチウムイオンを吸蔵及び脱離することができる炭素材料とＳｉとＯとを含む材料（但し、Ｓｉに対するＯの原子比ｘは０．５≦ｘ≦１．５である）を活物質として含む請求項１〜５のいずれかに記載の非水二次電池の製造方法。