JP2014011078A - 非水電解質二次電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温エージング工程における短絡の発生を抑制可能な非水電解質二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】正極２１、負極２２およびセパレータ２３・２４が捲回されてなる電極体２０と、ケース１０とを具備し、負極２２は、電極体２０において、正極２１よりも外側に配置され、ケース１０は、上面が開口し、電極体が収納される収納部１１と、収納部１１の上面の開口を塞ぐ蓋部１２とを有する電池１の製造工程Ｓ１であって、電極体２０がケース１０の収納部１１を介して押圧されるように電池１を拘束しつつ、充電を行う初期充電工程Ｓ２０と、初期充電工程Ｓ２０を経た電池１を高温下で保管する高温エージング工程Ｓ３０と、を含み、初期充電工程Ｓ２０においては、電極体２０の上方アール部２０ａに、セパレータ２３・２４の余剰部２３ａ・２４ａが位置しない状態で、電池１を拘束しつつ充電を行う。
【選択図】図２
【解決手段】正極２１、負極２２およびセパレータ２３・２４が捲回されてなる電極体２０と、ケース１０とを具備し、負極２２は、電極体２０において、正極２１よりも外側に配置され、ケース１０は、上面が開口し、電極体が収納される収納部１１と、収納部１１の上面の開口を塞ぐ蓋部１２とを有する電池１の製造工程Ｓ１であって、電極体２０がケース１０の収納部１１を介して押圧されるように電池１を拘束しつつ、充電を行う初期充電工程Ｓ２０と、初期充電工程Ｓ２０を経た電池１を高温下で保管する高温エージング工程Ｓ３０と、を含み、初期充電工程Ｓ２０においては、電極体２０の上方アール部２０ａに、セパレータ２３・２４の余剰部２３ａ・２４ａが位置しない状態で、電池１を拘束しつつ充電を行う。
【選択図】図２
Description
本発明は、非水電解質二次電池の製造方法に関する。
従来、シート状に形成された一対の電極（正極および負極）を、セパレータを介して積層し、捲回することによって作製される偏平状の電極体と、当該電極体を電解液と共に収納する略直方体状のケースとを具備する非水電解質二次電池が広く知られている。
一般的に、上記のような非水電解質二次電池は、当該電池を拘束しつつ、初期充電を行う初期充電工程、および当該初期充電工程を経た電池を拘束しつつ、高温下（例えば、６０℃以上）で所定の期間保管する高温エージング工程等を経ることによって、最終的な製品となる（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、非水電解質二次電池の電極体の構造によっては、高温エージング工程を経た場合に、極めて高い確率で、電極体の特定の位置に短絡が生じる。
しかしながら、非水電解質二次電池の電極体の構造によっては、高温エージング工程を経た場合に、極めて高い確率で、電極体の特定の位置に短絡が生じる。
以下では、図１０〜図１４を参照して、高温エージング工程を経た場合に、極めて高い確率で短絡が生じる電池（以下、「不良電池」と記す）について説明する。
図１０に示すように、不良電池の電極体は、上側の湾曲部分である上方アール部と、下側の湾曲部分である下方アール部と、上方アール部および下方アール部に連続する平坦部とを有する偏平状に形成されている。
不良電池の電極体は、正極と、前記正極よりも外側に位置する負極と、第一セパレータと、前記第一セパレータおよび前記負極よりも外側に位置する第二セパレータとを具備する。不良電池の電極体においては、正極および負極のうち、負極が最外周に配置されており、負極の最外周部分は、少なくとも第二セパレータによって覆われている。
不良電池の電極体は、正極と、前記正極よりも外側に位置する負極と、第一セパレータと、前記第一セパレータおよび前記負極よりも外側に位置する第二セパレータとを具備する。不良電池の電極体においては、正極および負極のうち、負極が最外周に配置されており、負極の最外周部分は、少なくとも第二セパレータによって覆われている。
不良電池の電極体においては、各セパレータの捲回方向の長さが一対の電極のそれよりも大きく、各セパレータの捲回方向における終端部分には、いずれの電極にも接触しない余剰部が存在している。各セパレータの余剰部は、下方アール部には位置せず、平坦部から上方アール部にかけて位置している。
図１０および図１１に示すように、不良電池の電極体は、上方アール部において、第二セパレータにおける余剰部の終端部が、第二のセパレータの捲回方向における中途部に、接着テープ等によって固定されることにより、捲回状態が維持される。
また、不良電池の電極体においては、正極の正極集電体における正極活物質が担持されていない部分（以下、「正極未担持部」と記す）と、負極の負極集電体における負極活物質が担持されていない部分とが露出するように、第一セパレータおよび第二セパレータに対して、正極および負極が捲回軸方向にずれた状態で捲回されている。
また、不良電池の電極体においては、正極の正極集電体における正極活物質が担持されていない部分（以下、「正極未担持部」と記す）と、負極の負極集電体における負極活物質が担持されていない部分とが露出するように、第一セパレータおよび第二セパレータに対して、正極および負極が捲回軸方向にずれた状態で捲回されている。
不良電池においては、高温エージング工程を経た場合に、以下の部分で、極めて高い確率で短絡が生じる。
即ち、一対の電極の最外周部分であって、上方アール部の正極未担持部側に位置する部分である（図１０および図１１における丸印で囲まれた部分参照）。
即ち、一対の電極の最外周部分であって、上方アール部の正極未担持部側に位置する部分である（図１０および図１１における丸印で囲まれた部分参照）。
発明者等は、上記の短絡の原因を精査した結果、２つのセパレータの余剰部が短絡の原因となっているということを突き止めた。
図１２に示すように、不良電池の電極体において、負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層（図１２における上側の負極活物質層）には、対向する正極活物質層が存在しない。
そのため、初期充電工程が行われた場合、不良電池の電極体における正極未担持部側において、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層（図１２における下側の負極活物質層）に対向する正極活物質層から、負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層へと、リチウムイオンが回り込み、当該正極活物質層からリチウムイオンが過剰に脱離するおそれがある。
つまり、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層に対向する正極活物質層においては、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層からのみならず、負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層からもリチウムイオンを引き抜かれることとなり、リチウムイオンが過剰に脱離するのである。
なお、説明の便宜上、図１２においては、正極の最外周部分および負極の最外周部分以外の図示を省略している。
そのため、初期充電工程が行われた場合、不良電池の電極体における正極未担持部側において、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層（図１２における下側の負極活物質層）に対向する正極活物質層から、負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層へと、リチウムイオンが回り込み、当該正極活物質層からリチウムイオンが過剰に脱離するおそれがある。
つまり、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層に対向する正極活物質層においては、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層からのみならず、負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層からもリチウムイオンを引き抜かれることとなり、リチウムイオンが過剰に脱離するのである。
なお、説明の便宜上、図１２においては、正極の最外周部分および負極の最外周部分以外の図示を省略している。
また、図１３に示すように、不良電池の電極体における、２つのセパレータの余剰部が位置する部分は、負極の最外周部分の外側に、第二セパレータ、第一セパレータの余剰部、および第二セパレータの余剰部が積層した状態となっているため、負極の最外周部分の外側には、２つのセパレータの余剰部に浸透した分の電解液が余分に存在することとなる。
したがって、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層に対向する正極活物質層から負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層へのリチウムイオンの回り込み（図１２参照）が促進される。
したがって、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層に対向する正極活物質層から負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層へのリチウムイオンの回り込み（図１２参照）が促進される。
その結果、リチウムイオンが過剰に脱離した正極活物質層が局所的に高電位となり、当該正極活物質層が不安定な状態となる。
この状態で、高温エージング工程を行った場合には、不安定な正極活物質層から正極活物質が溶出し、当該正極活物質を成す金属（例えば、Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏ）が負極に析出することにより、極めて高い確率で短絡が生じることとなる。
この状態で、高温エージング工程を行った場合には、不安定な正極活物質層から正極活物質が溶出し、当該正極活物質を成す金属（例えば、Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏ）が負極に析出することにより、極めて高い確率で短絡が生じることとなる。
このように、不良電池においては、２つのセパレータの余剰部が短絡の原因となっているということが明らかとなった。
しかしながら、不良電池の電極体における、２つのセパレータの余剰部が位置する部分は、上方アール部以外に存在するにも関わらず、上方アール部以外では、短絡が殆ど生じなかった。
この点について、発明者等は、初期充電工程において、不良電池を拘束することが影響しているということを突き止めた。
しかしながら、不良電池の電極体における、２つのセパレータの余剰部が位置する部分は、上方アール部以外に存在するにも関わらず、上方アール部以外では、短絡が殆ど生じなかった。
この点について、発明者等は、初期充電工程において、不良電池を拘束することが影響しているということを突き止めた。
図１４に示すように、初期充電工程においては、電極体が押圧されるように、所定の拘束装置を用いて、ケースの４つの側面のうちの２つの幅広面を押圧することによって、不良電池を拘束している。
このように、ケースを介して、電極体を押圧するため、ケースの変形状態によって、電極体に付与される荷重が変化する。つまり、ケースは、その場所によって変形し易さが異なるため、電極体に付与される荷重が不均一となる。
ケースの中央部は、特に変形し易い。また、ケースの下部は、ケースの底面によって若干変形を阻害されるが、ケースは、一般的に絞り成形によって作製されているため、変形し易い。
しかしながら、ケースの上部は、蓋部が溶接によって固定されているため、他の部分よりも変形し難い。
そのため、ケースの上部によって電極体に付与される荷重は、他の部分よりも低くなっている。
このように、ケースを介して、電極体を押圧するため、ケースの変形状態によって、電極体に付与される荷重が変化する。つまり、ケースは、その場所によって変形し易さが異なるため、電極体に付与される荷重が不均一となる。
ケースの中央部は、特に変形し易い。また、ケースの下部は、ケースの底面によって若干変形を阻害されるが、ケースは、一般的に絞り成形によって作製されているため、変形し易い。
しかしながら、ケースの上部は、蓋部が溶接によって固定されているため、他の部分よりも変形し難い。
そのため、ケースの上部によって電極体に付与される荷重は、他の部分よりも低くなっている。
電極体に所定値以上の荷重が付与されると、電極体のセパレータから電解液が絞り出されるため、負極の最外周部分の内側に形成された負極活物質層に対向する正極活物質層から負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層へのリチウムイオンの回り込み（図１２参照）が促進されず、２つのセパレータの余剰部が位置する部分においても短絡が生じない。ケースの中央部および下部は、前述のように変形し易いため、電極体の中央部および下部はケースから受ける荷重が大きく、２つのセパレータの余剰部が位置する部分であっても短絡が生じない。
しかしながら、前述のように、ケースの上部によって電極体に付与される荷重は、他の部分よりも低いため、電極体の上部においては、充分にセパレータから電解液が絞り出されない。特に、電極体の上方アール部は、押圧され難いため、電極体の上方アール部において短絡が生じていたのである。
しかしながら、前述のように、ケースの上部によって電極体に付与される荷重は、他の部分よりも低いため、電極体の上部においては、充分にセパレータから電解液が絞り出されない。特に、電極体の上方アール部は、押圧され難いため、電極体の上方アール部において短絡が生じていたのである。
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、高温エージング工程における短絡の発生を抑制可能な非水電解質二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法は、正極集電体の両面に正極合剤層が形成された正極、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された負極、および複数のセパレータが捲回されてなる電極体と、当該電極体を収納するためのケースと、を具備し、前記負極は、前記電極体において、前記正極よりも外側に配置され、各セパレータは、その捲回方向における終端部に、前記正極および前記負極の双方に接触しない余剰部を有し、前記ケースは、上面が開口し、電極体が収納される収納部と、当該収納部の上面の開口を塞ぐ蓋部とを有する非水電解質二次電池の製造方法であって、前記電極体が前記ケースの収納部を介して押圧されるように前記非水電解質二次電池を拘束しつつ、充電を行う初期充電工程と、前記初期充電工程を経た非水電解質二次電池を高温下で保管する高温エージング工程と、を含み、前記初期充電工程においては、前記電極体における上側の湾曲部分である上方アール部に、前記複数のセパレータの余剰部が位置しない状態で、前記非水電解質二次電池を拘束しつつ充電を行う。
本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法において、前記非水電解質二次電池は、一対の集電端子と、スペーサと、を更に具備し、前記一対の集電端子は、前記電極体の外周面に固定され、前記スペーサは、前記電極体の外周面と、前記ケースの収納部の内面との間に設けられ、前記一対の集電端子と共に前記電極体を挟むように配置されることが好ましい。
本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法において、前記非水電解質二次電池は、前記電極体の外周面と前記ケースの収納部の内面との間に配置されるスペーサフィルムを更に具備し、前記スペーサフィルムの厚みを所定値以上に設定することが好ましい。
本発明によれば、高温エージング工程における短絡の発生を抑制できる。
以下では、図１〜図３を参照して、本発明に係る非水電解質二次電池の一実施形態である電池１について説明する。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向を電池１の上下方向と定義する。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向を電池１の上下方向と定義する。
図１に示すように、電池１は、略直方体状のケース１０と、ケース１０の内部に収納された電極体２０とを具備し、所謂、角型のリチウムイオン二次電池として構成されている。
ケース１０は、アルミニウム合金等から成る略直方体状の容器である。
ケース１０は、上面が開口した収納部１１、および収納部１１の上面の開口を塞ぐ蓋部１２を有する。
ケース１０は、上面が開口した収納部１１、および収納部１１の上面の開口を塞ぐ蓋部１２を有する。
収納部１１は、略直方体形状を有する箱体であり、上面が開口している。収納部１１の内部には、電極体２０が収納されている。
蓋部１２は、収納部１１における上面の開口に応じた形状を有する平板であり、溶接によって収納部１１と接合されている。蓋部１２には、電池１の外部端子として機能する正極端子１３および負極端子１４が固定されている。
電極体２０は、シート状の一対の電極が、複数のセパレータを介して積層され、捲回されることによって作製されている。電極体２０は、電解液が含浸されることにより発電要素として機能する。
図２に示すように、電極体２０は、上側の湾曲部分である上方アール部２０ａと、下側の湾曲部分である下方アール部２０ｂと、上方アール部２０ａおよび下方アール部２０ｂに連続する平坦部分である平坦部２０ｃとを有する偏平状に形成されている。
電極体２０は、前記一対の電極である正極２１および負極２２、ならびに前記複数のセパレータである第一セパレータ２３および第二セパレータ２４を備え、外側から、第二セパレータ２４、負極２２、第一セパレータ２３、正極２１の順となるように構成されている。
電極体２０においては、正極２１と負極２２とのうち、負極２２が最外周に配置されており、負極２２の最外周部分は、少なくとも第二セパレータ２４によって覆われている。
電極体２０においては、正極２１と負極２２とのうち、負極２２が最外周に配置されており、負極２２の最外周部分は、少なくとも第二セパレータ２４によって覆われている。
正極２１は、シート状の正極集電体と、当該正極集電体の両面に形成された正極合剤層とを備える電極である。
前記正極集電体は、アルミニウム、チタンまたはステンレス鋼等の金属箔から成る集電体である。
前記正極合剤層は、正極活物質を含む正極合剤から成る電極合剤層である。前記正極合剤層は、前記正極集電体の各表面の一部を除いて形成されている。
前記正極集電体は、アルミニウム、チタンまたはステンレス鋼等の金属箔から成る集電体である。
前記正極合剤層は、正極活物質を含む正極合剤から成る電極合剤層である。前記正極合剤層は、前記正極集電体の各表面の一部を除いて形成されている。
負極２２は、シート状の負極集電体と、当該負極集電体の両面に形成された負極合剤層とを備える電極である。
前記負極集電体は、銅、ニッケルまたはステンレス鋼等の金属箔から成る集電体である。
前記負極合剤層は、負極活物質を含む負極合剤から成る電極合剤層である。前記負極合剤層は、前記正極合剤層と同様に、前記負極集電体の各表面の一部を除いて形成されている。
前記負極集電体は、銅、ニッケルまたはステンレス鋼等の金属箔から成る集電体である。
前記負極合剤層は、負極活物質を含む負極合剤から成る電極合剤層である。前記負極合剤層は、前記正極合剤層と同様に、前記負極集電体の各表面の一部を除いて形成されている。
第一セパレータ２３は、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）等の絶縁体からなるセパレータである。
第一セパレータ２３の捲回方向の長さは、正極２１の捲回方向の長さよりも大きく、かつ、負極２２の捲回方向の長さよりも大きい。そのため、第一セパレータ２３が電極体２０の一部として捲回された際、第一セパレータ２３の捲回方向における終端部分には、正極２１および負極２２の双方に接触しない余剰部２３ａが生じる。
余剰部２３ａは、電極体２０の上方アール部２０ａに位置しないように、電極体２０の平坦部２０ｃから下方アール部２０ｂにかけて配置されている。
第一セパレータ２３の捲回方向の長さは、正極２１の捲回方向の長さよりも大きく、かつ、負極２２の捲回方向の長さよりも大きい。そのため、第一セパレータ２３が電極体２０の一部として捲回された際、第一セパレータ２３の捲回方向における終端部分には、正極２１および負極２２の双方に接触しない余剰部２３ａが生じる。
余剰部２３ａは、電極体２０の上方アール部２０ａに位置しないように、電極体２０の平坦部２０ｃから下方アール部２０ｂにかけて配置されている。
第二セパレータ２４は、第一セパレータ２３と略同様に構成されたセパレータである。
第二セパレータ２４の捲回方向の長さは、正極２１の捲回方向の長さよりも大きく、かつ、負極２２の捲回方向の長さよりも大きい。そのため、第二セパレータ２４が電極体２０の一部として捲回された際、第二セパレータ２４の捲回方向における終端部分には、正極２１および負極２２の双方に接触しない余剰部２４ａが生じる。
余剰部２４ａは、電極体２０の上方アール部２０ａに位置しないように、電極体２０の平坦部２０ｃから下方アール部２０ｂにかけて配置されている。
第二セパレータ２４の捲回方向の長さは、正極２１の捲回方向の長さよりも大きく、かつ、負極２２の捲回方向の長さよりも大きい。そのため、第二セパレータ２４が電極体２０の一部として捲回された際、第二セパレータ２４の捲回方向における終端部分には、正極２１および負極２２の双方に接触しない余剰部２４ａが生じる。
余剰部２４ａは、電極体２０の上方アール部２０ａに位置しないように、電極体２０の平坦部２０ｃから下方アール部２０ｂにかけて配置されている。
電極体２０は、下方アール部２０ｂにおいて、第二セパレータ２４における余剰部２４ａの終端部が、第二のセパレータ２４の捲回方向における中途部に、接着テープ等によって固定されることにより、捲回状態が維持される。
図３に示すように、電極体２０においては、正極２１の正極集電体における正極合剤層が形成されていない部分である正極未担持部２１ａ、および負極２２の負極集電体における負極合剤層が形成されていない部分である負極未担持部２２ａが露出するように、正極２１および負極２２が、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４に対して、互いに捲回軸方向における逆向きにずれた状態で捲回されている。
電極体２０においては、正極未担持部２１ａに、板状の正極集電端子１５が固定され、負極未担持部２２ａに、板状の負極集電端子１６が固定されている。
正極集電端子１５は、導電性を有する板材であり、上下方向に延出するように形成されている。
正極集電端子１５の上端部は、正極端子１３と電気的に接続された正極接続部材に固定されている（不図示）。
正極集電端子１５の下端部は、正極２１の正極未担持部２１ａに固定されている。詳細には、正極集電端子１５は、電極体２０における平坦部２０ｃの一方の幅広面側（図３における紙面手前側）に配置され、当該一方の幅広面における正極未担持部２１ａに、正極集電端子１５の下端部が溶接等によって固定されている。
このように、正極集電端子１５および前記正極接続部材を介して、電極体２０の正極２１と、正極端子１３とが電気的に接続されている。
正極集電端子１５の上端部は、正極端子１３と電気的に接続された正極接続部材に固定されている（不図示）。
正極集電端子１５の下端部は、正極２１の正極未担持部２１ａに固定されている。詳細には、正極集電端子１５は、電極体２０における平坦部２０ｃの一方の幅広面側（図３における紙面手前側）に配置され、当該一方の幅広面における正極未担持部２１ａに、正極集電端子１５の下端部が溶接等によって固定されている。
このように、正極集電端子１５および前記正極接続部材を介して、電極体２０の正極２１と、正極端子１３とが電気的に接続されている。
負極集電端子１６は、正極集電端子１５と略同様に構成された板材である。
負極集電端子１６の上端部は、負極端子１４と電気的に接続された負極接続部材に固定されている（不図示）。
負極集電端子１６の下端部は、負極２２の負極未担持部２２ａに固定されている。詳細には、負極集電端子１６は、電極体２０における平坦部２０ｃの一方の幅広面側（図３における紙面手前側）に配置され、当該一方の幅広面における負極未担持部２２ａに、負極集電端子１６の下端部が溶接等によって固定されている。
このように、負極集電端子１６および前記負極接続部材を介して、電極体２０の負極２２と、負極端子１４とが電気的に接続されている。
負極集電端子１６の上端部は、負極端子１４と電気的に接続された負極接続部材に固定されている（不図示）。
負極集電端子１６の下端部は、負極２２の負極未担持部２２ａに固定されている。詳細には、負極集電端子１６は、電極体２０における平坦部２０ｃの一方の幅広面側（図３における紙面手前側）に配置され、当該一方の幅広面における負極未担持部２２ａに、負極集電端子１６の下端部が溶接等によって固定されている。
このように、負極集電端子１６および前記負極接続部材を介して、電極体２０の負極２２と、負極端子１４とが電気的に接続されている。
以下では、図４〜図９を参照して、本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法の一実施形態である、電池１の製造工程Ｓ１について説明する。
図４に示すように、製造工程Ｓ１は、電極体作製工程Ｓ１０と、初期充電工程Ｓ２０と、高温エージング工程Ｓ３０とを含む。
電極体作製工程Ｓ１０は、電極体２０を作製する工程である。
電極体作製工程Ｓ１０においては、正極２１、負極２２、第一セパレータ２３、および第二セパレータ２４を所定の順序で積層して捲回した後、当該捲回体を偏平状に変形させることによって電極体２０を作製する。
電極体作製工程Ｓ１０においては、正極２１、負極２２、第一セパレータ２３、および第二セパレータ２４を所定の順序で積層して捲回した後、当該捲回体を偏平状に変形させることによって電極体２０を作製する。
図５に、電極体作製工程Ｓ１０において作製する電極体２０の模式図を示す。
図５において、太線は、第一セパレータ２３の余剰部２３ａ、および第二セパレータ２４の余剰部２４ａを表している。また、点Ｓは、余剰部２３ａ・２４ａの捲回方向における始端を表し、点Ｅは、余剰部２３ａ・２４ａの捲回方向における終端を表している。
図５に示すように、電極体作製工程Ｓ１０においては、余剰部２３ａ・２４ａが電極体２０の上方アール部２０ａに位置せず、電極体２０の平坦部２０ｃから下方アール部２０ｂにかけて配置されるように、電極体２０を作製する。
図５において、太線は、第一セパレータ２３の余剰部２３ａ、および第二セパレータ２４の余剰部２４ａを表している。また、点Ｓは、余剰部２３ａ・２４ａの捲回方向における始端を表し、点Ｅは、余剰部２３ａ・２４ａの捲回方向における終端を表している。
図５に示すように、電極体作製工程Ｓ１０においては、余剰部２３ａ・２４ａが電極体２０の上方アール部２０ａに位置せず、電極体２０の平坦部２０ｃから下方アール部２０ｂにかけて配置されるように、電極体２０を作製する。
電極体２０を作製した後は、電極体２０をケース１０の内部に収納する。そして、ケース１０の内部に電解液を注液した後、初期充電工程Ｓ２０を行う。
なお、ケース１０の内部に電極体２０が収納され、電解液が注液された状態の未完成の電池を、便宜上、「中間品」と記す。
なお、ケース１０の内部に電極体２０が収納され、電解液が注液された状態の未完成の電池を、便宜上、「中間品」と記す。
初期充電工程Ｓ２０は、電極体２０がケース１０の収納部１１を介して押圧されるように中間品を拘束しつつ、充電を行う工程である。
図６に示すように、初期充電工程Ｓ２０においては、まず、電極体２０が押圧されるように、所定の拘束装置を用いて、ケース１０における収納部１１の４つの側面のうちの２つの幅広面を押圧することによって、中間品を拘束する。
図６に示すように、初期充電工程Ｓ２０においては、まず、電極体２０が押圧されるように、所定の拘束装置を用いて、ケース１０における収納部１１の４つの側面のうちの２つの幅広面を押圧することによって、中間品を拘束する。
そして、拘束された中間品の充電を行う。
この時、電極体２０の上方アール部２０ａには、余剰部２３ａ・２４ａが配置されていないため、上方アール部２０ａにおいては、余剰部２３ａ・２４ａに浸透した電解液を介して、負極２２の最外周部分の内側に形成された負極活物質層に対向する正極活物質層から、負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層への、リチウムイオンの回り込み（図１２参照）が抑制される。
ケース１０の収納部１１の上部は、溶接によって固定された蓋部１２により変形し難いため、電極体２０の上方アール部２０ａに付与される荷重が低く、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から充分に電解液を絞り出すことが困難となっている。しかしながら、電極体２０の上方アール部２０ａには、余剰部２３ａ・２４ａが配置されていないため、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることがないのである。
一方、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃには、余剰部２３ａ・２４ａが配置されているが、収納部１１の下部および中央部は、上部に比べて変形し易い。そのため、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃに位置する余剰部２３ａ・２４ａから電解液が充分に絞り出され、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃにおいて、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることがないのである。
このように、余剰部２３ａ・２４ａを電極体２０の上方アール部２０ａに配置しないことにより、上記のようなリチウムイオンの回り込みを抑制できる。
この時、電極体２０の上方アール部２０ａには、余剰部２３ａ・２４ａが配置されていないため、上方アール部２０ａにおいては、余剰部２３ａ・２４ａに浸透した電解液を介して、負極２２の最外周部分の内側に形成された負極活物質層に対向する正極活物質層から、負極の最外周部分の外側に形成された負極活物質層への、リチウムイオンの回り込み（図１２参照）が抑制される。
ケース１０の収納部１１の上部は、溶接によって固定された蓋部１２により変形し難いため、電極体２０の上方アール部２０ａに付与される荷重が低く、第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から充分に電解液を絞り出すことが困難となっている。しかしながら、電極体２０の上方アール部２０ａには、余剰部２３ａ・２４ａが配置されていないため、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることがないのである。
一方、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃには、余剰部２３ａ・２４ａが配置されているが、収納部１１の下部および中央部は、上部に比べて変形し易い。そのため、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃに位置する余剰部２３ａ・２４ａから電解液が充分に絞り出され、電極体２０の下方アール部２０ｂおよび平坦部２０ｃにおいて、上記のようなリチウムイオンの回り込みが促進されることがないのである。
このように、余剰部２３ａ・２４ａを電極体２０の上方アール部２０ａに配置しないことにより、上記のようなリチウムイオンの回り込みを抑制できる。
なお、図電極体２０の下方アール部２０ｂは、平坦部２０ｃと比較して、若干荷重が付与され難いため、下方アール部２０ｂにも余剰部２３ａ・２４ａを配置しないことが好ましい。
例えば、図７に示すように、余剰部２３ａ・２４ａの長さを調整し、余剰部２３ａ・２４ａが電極体２０の上方アール部２０ａおよび下方アール部２０ｂに位置しないように、余剰部２３ａ・２４ａを平坦部２０ｃのみに配置すればよい。
これにより、上記のようなリチウムイオンの回り込みを更に抑制できる。
なお、電極体２０の構成は、限定するものではなく、少なくとも、余剰部２３ａ・２４ａが電極体２０の上方アール部２０ａに位置していなければよい。
例えば、図７に示すように、余剰部２３ａ・２４ａの長さを調整し、余剰部２３ａ・２４ａが電極体２０の上方アール部２０ａおよび下方アール部２０ｂに位置しないように、余剰部２３ａ・２４ａを平坦部２０ｃのみに配置すればよい。
これにより、上記のようなリチウムイオンの回り込みを更に抑制できる。
なお、電極体２０の構成は、限定するものではなく、少なくとも、余剰部２３ａ・２４ａが電極体２０の上方アール部２０ａに位置していなければよい。
また、ケース１０の収納部１１の内面と、電極体２０の外周面との間に所定の部材を介装することが好ましい。
本実施形態においては、ケース１０の収納部１１における幅広面の内面と、電極体２０の平坦部２０ｃの幅広面との間に所定の部材を介装することが好ましい。
例えば、図８に示すように、樹脂等の絶縁体である板状のスペーサ３０を、電極体２０における平坦部２０ｃの他方の幅広面側（電極体２０の平坦部２０ｃにおける、正極集電端子１５および負極集電端子１６が固定された面とは反対側）に配置し、平坦部２０ｃの表面と、収納部１１の内面との隙間を埋めればよい。つまり、スペーサ３０を、正極集電端子１５および負極集電端子１６と共に挟むように配置すればよい。
これにより、正極集電端子１５および負極集電端子１６側から電極体２０に付与される荷重と、スペーサ３０側から電極体２０に付与される荷重との差を低減できる。
したがって、良好に第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から電解液を絞り出すことができ、上記のようなリチウムイオンの回り込みを更に抑制できる。
なお、スペーサ３０の大きさ、厚み等は、正極集電端子１５および負極集電端子１６側から電極体２０に付与される荷重と、スペーサ３０側から電極体２０に付与される荷重との差ができる限り小さくなるように適宜変更すればよい。
本実施形態においては、ケース１０の収納部１１における幅広面の内面と、電極体２０の平坦部２０ｃの幅広面との間に所定の部材を介装することが好ましい。
例えば、図８に示すように、樹脂等の絶縁体である板状のスペーサ３０を、電極体２０における平坦部２０ｃの他方の幅広面側（電極体２０の平坦部２０ｃにおける、正極集電端子１５および負極集電端子１６が固定された面とは反対側）に配置し、平坦部２０ｃの表面と、収納部１１の内面との隙間を埋めればよい。つまり、スペーサ３０を、正極集電端子１５および負極集電端子１６と共に挟むように配置すればよい。
これにより、正極集電端子１５および負極集電端子１６側から電極体２０に付与される荷重と、スペーサ３０側から電極体２０に付与される荷重との差を低減できる。
したがって、良好に第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から電解液を絞り出すことができ、上記のようなリチウムイオンの回り込みを更に抑制できる。
なお、スペーサ３０の大きさ、厚み等は、正極集電端子１５および負極集電端子１６側から電極体２０に付与される荷重と、スペーサ３０側から電極体２０に付与される荷重との差ができる限り小さくなるように適宜変更すればよい。
また、図９に示すように、ケース１０の収納部１１の内部に、スペーサフィルム４０・４０が設けられている場合には、各スペーサフィルム４０の厚み（図９におけるスペーサフィルム４０の左右寸法）を所定値以上に設定することも可能である。
スペーサフィルム４０は、ケース１０の収納部１１の内面と、電極体２０の外周面との間に設けられる絶縁性の薄膜である。スペーサフィルム４０は、電極体２０の平坦部２０ｃにおける両側の幅広面と、平坦部２０ｃの各幅広面に対向する収納部１１における幅広面の内面との隙間を埋めるように配置されている。
スペーサフィルム４０の厚みを、従来の値（例えば、５０μｍ）よりも大きい値（例えば、２００μｍ）とすることで、ケース１０の収納部１１を介して、電極体２０に荷重を良好に付与させることができる。
したがって、良好に第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から電解液を絞り出すことができ、上記のようなリチウムイオンの回り込みを更に抑制できる。
なお、スペーサフィルム４０を複数枚積層することによって、厚みを調整することも可能である。
スペーサフィルム４０は、ケース１０の収納部１１の内面と、電極体２０の外周面との間に設けられる絶縁性の薄膜である。スペーサフィルム４０は、電極体２０の平坦部２０ｃにおける両側の幅広面と、平坦部２０ｃの各幅広面に対向する収納部１１における幅広面の内面との隙間を埋めるように配置されている。
スペーサフィルム４０の厚みを、従来の値（例えば、５０μｍ）よりも大きい値（例えば、２００μｍ）とすることで、ケース１０の収納部１１を介して、電極体２０に荷重を良好に付与させることができる。
したがって、良好に第一セパレータ２３および第二セパレータ２４から電解液を絞り出すことができ、上記のようなリチウムイオンの回り込みを更に抑制できる。
なお、スペーサフィルム４０を複数枚積層することによって、厚みを調整することも可能である。
高温エージング工程Ｓ３０は、初期充電工程Ｓ２０を経た中間品を高温下で保管する工程である。
高温エージング工程Ｓ３０においては、初期充電工程Ｓ２０を経た中間品を前記拘束装置によって拘束し、当該中間品を高温下（例えば、６０℃以上）で所定の期間保管する。
前述のように、初期充電工程Ｓ２０において、上記のようなリチウムイオンの回り込みが抑制されているため、正極２１の正極活物質層が局所的に高電位となり、当該正極活物質層が不安定な状態となることが抑制されている。
そのため、高温エージング工程Ｓ３０を経た場合でも、正極２１の正極活物質層から正極活物質が溶出し、当該正極活物質を成す金属（例えば、Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏ）が負極に析出することを抑制できる。
したがって、高温エージング工程Ｓ３０における短絡を抑制することができる。
高温エージング工程Ｓ３０においては、初期充電工程Ｓ２０を経た中間品を前記拘束装置によって拘束し、当該中間品を高温下（例えば、６０℃以上）で所定の期間保管する。
前述のように、初期充電工程Ｓ２０において、上記のようなリチウムイオンの回り込みが抑制されているため、正極２１の正極活物質層が局所的に高電位となり、当該正極活物質層が不安定な状態となることが抑制されている。
そのため、高温エージング工程Ｓ３０を経た場合でも、正極２１の正極活物質層から正極活物質が溶出し、当該正極活物質を成す金属（例えば、Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏ）が負極に析出することを抑制できる。
したがって、高温エージング工程Ｓ３０における短絡を抑制することができる。
以上のように、製造工程Ｓ１においては、電極体作製工程Ｓ１０と、初期充電工程Ｓ２０と、高温エージング工程Ｓ３０とを順に経ることによって、電池１が作製される。
１ 電池（非水電解質二次電池）
１０ ケース
１１ 収納部
１２ 蓋部
１３ 正極端子
１４ 負極端子
１５ 正極集電端子
１６ 負極集電端子
２０ 電極体
２０ａ 上方アール部
２０ｂ 下方アール部
２０ｃ 平坦部
２１ 正極
２２ 負極
２３ 第一セパレータ（セパレータ）
２３ａ 余剰部
２４ 第二セパレータ（セパレータ）
２４ａ 余剰部
３０ スペーサ
４０ スペーサフィルム
１０ ケース
１１ 収納部
１２ 蓋部
１３ 正極端子
１４ 負極端子
１５ 正極集電端子
１６ 負極集電端子
２０ 電極体
２０ａ 上方アール部
２０ｂ 下方アール部
２０ｃ 平坦部
２１ 正極
２２ 負極
２３ 第一セパレータ（セパレータ）
２３ａ 余剰部
２４ 第二セパレータ（セパレータ）
２４ａ 余剰部
３０ スペーサ
４０ スペーサフィルム
Claims (3)
- 正極集電体の両面に正極合剤層が形成された正極、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された負極、および複数のセパレータが捲回されてなる電極体と、当該電極体を収納するためのケースと、を具備し、
前記負極は、前記電極体において、前記正極よりも外側に配置され、
各セパレータは、その捲回方向における終端部に、前記正極および前記負極の双方に接触しない余剰部を有し、
前記ケースは、上面が開口し、電極体が収納される収納部と、当該収納部の上面の開口を塞ぐ蓋部とを有する非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記電極体が前記ケースの収納部を介して押圧されるように前記非水電解質二次電池を拘束しつつ、充電を行う初期充電工程と、
前記初期充電工程を経た非水電解質二次電池を高温下で保管する高温エージング工程と、を含み、
前記初期充電工程においては、前記電極体における上側の湾曲部分である上方アール部に、前記複数のセパレータの余剰部が位置しない状態で、前記非水電解質二次電池を拘束しつつ充電を行う、
ことを特徴とする、非水電解質二次電池の製造方法。 - 前記非水電解質二次電池は、一対の集電端子と、スペーサと、を更に具備し、
前記一対の集電端子は、前記電極体の外周面に固定され、
前記スペーサは、前記電極体の外周面と、前記ケースの収納部の内面との間に設けられ、前記一対の集電端子と共に前記電極体を挟むように配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池の製造方法。 - 前記非水電解質二次電池は、前記電極体の外周面と前記ケースの収納部の内面との間に配置されるスペーサフィルムを更に具備し、
前記スペーサフィルムの厚みを所定値以上に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
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