JP2015153454A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】高温エージング処理の実施に起因する内部短絡の発生を効果的に防止できる非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】第１屈曲部１１Ｂと第２屈曲部１１Ｃとを有する巻回電極体１１と、巻回電極体１１の外周面の外側に配置され、第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側においてセパレータの巻き数が多い方を少なくとも被覆する絶縁フィルム３１とを備える。正極は、正極集電体１３ａが正極合剤層から露出されてなる正極露出部を幅方向の一端に有する。正極露出部の一部は、セパレータ１９よりも巻回電極体１１の軸方向の外側へ突出する。絶縁フィルム３１は、第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体１１の最外周に位置する極板よりも外周側におけるセパレータの巻き数が多い方において、巻回電極体の外周面のうち少なくとも正極露出部に隣接する部分に接着される。【選択図】図２

Description

本発明は、扁平状に形成された巻回電極体と、巻回電極体が配置される電池ケースと、巻回電極体の外周面の外側に配置された絶縁フィルムとを備える。

特許文献１（特開２０００−３４０２６２号公報）には、初期放電容量とサイクル特性とを改善するためのリチウムイオン二次電池のエージング処理方法が記載されている。

特開２０００−３４０２６２号公報

エージング処理には、室温エージング処理と、高温エージング処理（例えば４０〜９０℃）とが含まれる。先般、扁平な巻回電極体を有する非水電解質二次電池に対して高温エージング処理を実施したところ、内部短絡の発生が確認された。また、この内部短絡の発生が扁平な巻回電極体の上側屈曲部で顕著であることも確認された。この内部短絡について鋭意検討し、上側屈曲部に保持される非水電解質の量が多くなるとその上側屈曲部において正極活物質が溶出し、これにより、上記内部短絡が発生すると考えた。この見解に基づき、正極の巻き終端と負極の巻き終端とが上側屈曲部に配置されるように、且つ、余剰セパレータ（セパレータのうち正極と負極とで挟まれていない部分）が巻回電極体の平坦部又は下側屈曲部に配置されるように、巻回電極体を形成したところ、上記内部短絡の発生を防止できた。

しかし、今般、上述のようにして形成された巻回電極体を有する非水電解質二次電池に対して高温エージング処理を実施したところ、内部短絡が発生する場合があることが分かった。本発明の目的は、高温エージング処理の実施による内部短絡の発生を効果的に防止可能な非水電解質二次電池の提供である。

本発明者らは、鋭意検討したところ、高温エージング処理において電池ケース内の酸素とリチウムイオンとが反応することにより今般確認された内部短絡が発生すると考えた。特に、セパレータの巻き数が多く、非水電解質の保持量が多い部分では、リチウムイオンと酸素とが反応し易いと考えられるので、今般確認された内部短絡が発生し易いと考えられる。このような知見に基づいて、本発明が完成された。

本発明にかかる非水電解質二次電池は、正極と負極とがセパレータを介して巻回されて扁平状に形成され、横断面の長軸方向の中央に位置する平坦部と長軸方向の一端に位置する第１屈曲部と長軸方向の他端に位置する第２屈曲部とを有する巻回電極体と、巻回電極体が配置される電池ケースと、巻回電極体の外周面の外側に配置され、第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側においてセパレータの巻き数が多い方を少なくとも被覆する絶縁フィルムとを備える。正極は、正極集電体が正極合剤層から露出されてなる正極露出部を幅方向の一端に有する。正極露出部の一部は、セパレータよりも巻回電極体の軸方向の外側へ突出する。絶縁フィルムは、第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側におけるセパレータの巻き数が多い方において、巻回電極体の外周面のうち少なくとも正極露出部に隣接する部分に接着されている。

第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側におけるセパレータの巻き数が多い方では、絶縁フィルムが巻回電極体の外周面のうち正極露出部に隣接する部分に接着されているので、巻回電極体の外周面と絶縁フィルムとの間に酸素が存在することを防止できる。よって、高温エージング処理において電池ケース内の酸素とリチウムイオンとが反応することを防止できる。

「平坦部」は、プレス成形により扁平な巻回電極体を作製した場合にはプレスにより形成された部分に相当する。平坦部では、正極と負極とセパレータとが巻回電極体の横断面の長軸方向に平行に配置されている。

「屈曲部」は、プレス成形により扁平な巻回電極体を作製した場合にはプレスされなかったことにより形成された部分に相当する。屈曲部では、正極と負極とセパレータとがアーチ状に配置されている。

「正極の幅方向」は、巻回されていない状態の正極の長手方向に対して垂直な方向であって正極の厚さ方向とは異なる方向を意味する。「負極の幅方向」についても同様に説明できる。

「巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側においてセパレータの巻き数が多い方」は、余剰セパレータ（セパレータのうち正極と負極とで挟まれていない部分）の巻き数が多い方を意味する。正極が負極よりも巻回電極体の最外周に位置する場合には、「巻回電極体の最外周に位置する極板」は、巻回電極体の最外周に位置する正極を意味する。負極が正極よりも巻回電極体の最外周に位置する場合には、「巻回電極体の最外周に位置する極板」は、巻回電極体の最外周に位置する負極を意味する。

「巻回電極体の外周面のうち正極露出部に隣接する部分」は、巻回電極体の外周面のうち巻回電極体の軸方向において正極露出部の隣に位置する部分を意味する。後述の「巻回電極体の外周面のうち負極露出部に隣接する部分」についても同様に説明できる。「巻回電極体の軸方向」とは、巻回電極体を製造するときに用いた捲回軸の長手方向に対し平行な方向を意味する。

本発明では、高温エージング処理における電池ケース内の酸素とリチウムイオンとの反応を防止できるので、高温エージング処理の実施による内部短絡の発生を効果的に防止できる。

本発明の一実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 先般確認された内部短絡の発生を防止可能な非水電解質二次電池の内部構造を示す断面図である。 今般確認された内部短絡が発生した非水電解質二次電池の断面図である。 今般確認された内部短絡の発生理由を説明する巻回電極体の断面図である。 本発明の一実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。 図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 本発明の一実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。 本発明の一実施形態の非水電解質二次電池の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。

以下、本発明の非水電解質二次電池について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す斜視図である。図２は、本実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。

本実施形態の非水電解質二次電池では、巻回電極体１１と絶縁フィルム３１（図１には不図示）と電解質（不図示）とが電池ケース１のケース本体１Ａ内に設けられている。ケース本体１Ａの開口は蓋体１Ｂで蓋されている。

巻回電極体１１は、正極１３と第１セパレータ１５と負極１７と第２セパレータ１９とが順に重ねられたものが巻回されて扁平状に形成されたものである。正極１３は、正極集電体１３Ａが正極合剤層１３Ｂから露出されてなる正極露出部１３Ｄを幅方向の一端に有し、負極１７は、負極集電体１７Ａが負極合剤層１７Ｂから露出されてなる負極露出部１７Ｄを幅方向の一端に有する。正極露出部１３Ｄの一部と負極露出部１７Ｄの一部とは、巻回電極体１１の軸方向において第１セパレータ１５及び第２セパレータ１９から互いに逆向きに突出している。正極露出部１３Ｄは、蓋体１Ｂに設けられた正極端子３に接続され、負極露出部１７Ｄは、蓋体１Ｂに設けられた負極端子７に接続されている。

巻回電極体１１は、上述のように形成されたものであるので、横断面の長軸方向の中央に位置する平坦部１１Ａと、その長軸方向の一端（上側）に位置する第１屈曲部１１Ｂと、その長軸方向の他端（下側）に位置する第２屈曲部１１Ｃとを有する。第２屈曲部１１Ｃでは、第１屈曲部１１Ｂよりも、巻回電極体１１の最外周に位置する極板（本実施形態では負極１７）よりも外周側における第１セパレータ１５及び第２セパレータ１９の巻き数が多い。絶縁フィルム３１は、巻回電極体１１の外周面の外側に配置され、第１屈曲部１１Ｂ側で開口し、平坦部１１Ａと第２屈曲部１１Ｃとを被覆する。これにより、今般確認された内部短絡の発生を防止できる。以下、今般確認された内部短絡の発生理由等を説明してから本実施形態の非水電解質二次電池を説明する。

図４は、先般確認された内部短絡の発生を防止可能な非水電解質二次電池の内部構造を示す断面図である。図５は、今般確認された内部短絡が発生した非水電解質二次電池の断面図である。図６は、今般確認された内部短絡の発生理由を説明するための巻回電極体１１の断面図である。

図４に示す非水電解質二次電池の巻回電極体１１では、正極１３の巻き終端と負極１７の巻き終端とは第１屈曲部１１Ｂに配置され、第１セパレータ１５の巻き終端と第２セパレータ１９の巻き終端とは第２屈曲部１１Ｃに配置されている。これにより、第１屈曲部１１Ｂでは、保持される非水電解質量が少なく抑えられるので、正極活物質の溶出を防止できる。よって、先般確認された内部短絡の発生を防止できる。ここで、「正極１３の巻き終端」とは、正極１３のうち巻回電極体１１の最外周側に位置し、巻回電極体１１の巻回方向における正極１３の端部を意味する。「負極１７の巻き終端」、「第１セパレータ１５の巻き終端」及び「第２セパレータ１９の巻き終端」についても同様に説明できる。

巻回電極体１１の最外周に位置する正極合剤層（以下では「正極合剤層の最外周部」と記す）１１３Ｂの正極活物質に含まれるリチウムイオンは、充電により、正極合剤層の最外周部１１３Ｂに対向する負極合剤層１７Ｂの負極活物質へ移動する。その後、そのリチウムイオンは、負極１７の幅方向の端部に存在する非水電解質を拡散することによって、負極合剤層の未対向部１１７Ｂへ拡散する（図６）。

第２屈曲部１１Ｃにおける巻回電極体１１の外周面と絶縁フィルム３１との間隔が大きければ、第２屈曲部１１Ｃにおける巻回電極体１１の外周面と絶縁フィルム３１との隙間Ｓ（以下では単に「隙間Ｓ」と記す）に電池ケース１内の酸素が供給され易くなる（図５）。これにより、負極合剤層の未対向部１１７Ｂでは、隙間Ｓに存在する酸素とリチウムイオンとが反応を起こし、よって、リチウムイオンが消費される。さらに、新たにリチウムイオンが負極合剤層の未対向部１１７Ｂに拡散してくる。

以上のことから、正極合剤層の最外周部１１３Ｂにおいては、正極合剤層の最外周部１１３Ｂに対向する負極合剤層１７Ｂだけでなく、負極合剤層の未対向部１１７Ｂへも、リチウムイオンが引き抜かれていく。リチウムイオンは、負極１７の幅方向の端部に存在する非水電解質を拡散することによって負極合剤層の未対向部１１７Ｂへ移動するので、かかるリチウムイオンの引き抜きは、正極合剤層の最外周部１１３Ｂのうち正極１３の幅方向の端部において顕著となる。これにより、正極１３の幅方向の端部では、正極１３の電位が局所的に高くなるので、正極活物質を構成する金属がその正極活物質から溶出して負極１７に析出する。負極１７に析出した金属は第１セパレータ１５を貫通して正極１３に到達し、よって、今般確認された内部短絡が発生する。

しかし、本実施形態では、絶縁フィルム３１は、粘着剤４１によって第２屈曲部１１Ｃにおける巻回電極体１１の外周面のうち正極露出部１３Ｄと負極露出部１７Ｄとで挟まれた部分に接着されている。これにより、電池ケース１内の酸素が巻回電極体１１の外周面と絶縁フィルム３１との間に供給されることを防止できるので、負極合剤層の未対向部１１７Ｂにおけるリチウムイオンと酸素との反応を防止できる。よって、今般確認された内部短絡の発生を防止できる。

第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側におけるセパレータの巻き数が多い方では、電解質の保持量が多くなるので、負極合剤層の未対向部へのリチウムイオンの拡散量が多くなり、そのため、正極電位が大きく上昇する。よって、この屈曲部では、今般確認された内部短絡が発生し易い。しかし、本実施形態では、絶縁フィルム３１は、第２屈曲部１１Ｃ（第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側においてセパレータの巻き数が多い方）において、巻回電極体１１の外周面のうち正極露出部１３Ｄと負極露出部１７Ｄとで挟まれた部分に接着されている。よって、今般確認された内部短絡が第２屈曲部１１Ｃで発生することを防止できるので、今般確認された内部短絡の発生を効果的に防止できる。

また、正極１３の巻き終端と負極１７の巻き終端とは第１屈曲部１１Ｂに配置されており、第１セパレータ１５の巻き終端と第２セパレータ１９の巻き終端とは第２屈曲部１１Ｃに配置されている。これにより、先般確認された内部短絡の発生も防止できる（上述）。以上より、高温エージング処理の実施による内部短絡の発生を効果的に防止できる。

絶縁フィルム３１は、電池ケース１と巻回電極体１１とを電気的に絶縁するために設けられ、シート状、環状又は袋状のいずれの形態をとることもできる。また、絶縁フィルム３１は、非水電解質と反応しないことが好ましい。非水電解質二次電池の体積エネルギー密度が低下しないように絶縁フィルム３１の厚さを調整することが好ましい。これらのことから、絶縁フィルム３１としてはＰＥ（polyethylen）、ＰＰ（polypropylene）、又は、ＰＥとＰＰとの交互共重合体等からなる多孔質フィルム等が挙げられ、その厚さは１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

粘着剤４１は、巻回電極体１１の外周面と絶縁フィルム３１とを接着するために設けられ、非水電解質に対する耐性に優れることが好ましい。このような粘着剤４１の材料としては、たとえば、ＳＢＲ（styrene-butadiene rubber）等の非水電解質二次電池の正極又は負極に含まれる粘着剤として周知な材料を用いることができる。

巻回電極体１１の外周面と絶縁フィルム３１とを接着する手段としては、粘着剤４１に限定されない。たとえば、粘着剤４１の代わりにテープを用いて絶縁フィルム３１を固定しても良いし、そのテープと粘着剤４１とを併用しても良い。このようなテープとしては、たとえば、ＰＥ又はＰＰ等からなる樹脂フィルムを挙げることができる。ＳＢＲ等によってテープと巻回電極体１１の外周面及び絶縁フィルム３１とを接着しても良い。また、絶縁フィルム３１の代わりに絶縁テープを用いても良い。この場合には、絶縁テープを直接、巻回電極体１１の外周面に接着させることができる。これらのことは下記第２〜第５の実施形態でも言える。

＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。図８は、図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。本実施形態では、絶縁フィルム３１が接着されている場所が上記第１の実施形態とは異なる。以下、上記第１の実施形態とは異なる点を主に示す。

絶縁フィルム３１は、第２屈曲部１１Ｃ（第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側においてセパレータの巻き数が多い方）において、巻回電極体１１の外周面のうち正極露出部１３Ｄに隣接する部分に接着されている。これにより、絶縁フィルム３１が巻回電極体１１の外周面に接着されていない場合に比べて、電池ケース１内の酸素が巻回電極体１１の外周面と絶縁フィルム３１との間に供給されることを防止できるので、負極合剤層の未対向部１１７Ｂにおけるリチウムイオンと酸素との反応を防止できる。以上のことから、今般確認された内部短絡の発生を防止できる。

なお、粘着剤４１を、第２屈曲部１１Ｃにおける巻回電極体１１の外周面のうち負極露出部１７Ｄに隣接する部分に設けても良い。しかし、負極露出部１７Ｄが存在しているので、正極合剤層の最外周部１１３Ｂに対向する負極合剤層１７Ｂから負極合剤層の未対向部１１７Ｂへのリチウムイオンの拡散距離が長くなる。そのため、リチウムイオンは、負極露出部１７Ｄの周囲に存在する非水電解質を拡散するよりも、巻回電極体１１の軸方向において負極露出部１７Ｄとは反対側に位置する負極１７の端部の周囲に存在する非水電解質を拡散する方が、負極合剤層の未対向部１１７Ｂへ移動し易いと考えられる。よって、粘着剤４１を図７に示す位置に設けた方が今般確認された内部短絡の発生を防止し易いと考えられる。

＜第３の実施形態＞
図９は、本発明の第３の実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。本実施形態では、絶縁フィルム３１が接着されている場所が上記第１及び第２の実施形態とは異なる。以下、上記第１の実施形態とは異なる点を主に示す。

絶縁フィルム３１は、第２屈曲部１１Ｃ（第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側においてセパレータの巻き数が多い方）において、巻回電極体１１の外周面のうち正極露出部１３Ｄに隣接する部分及び負極露出部１７Ｄに隣接する部分に接着されている。これにより、上記第２の実施形態に比べて、電池ケース１内の酸素が巻回電極体１１の外周面と絶縁フィルム３１との間に供給されることを防止できるので、負極合剤層の未対向部１１７Ｂにおけるリチウムイオンと酸素との反応を防止できる。以上のことから、今般確認された内部短絡の発生を防止できる。

また、巻回電極体１１をケース本体１Ａに収容するときに、負極露出部１７Ｄ側の絶縁フィルム３１がケース本体１Ａの開口周縁等に接触することによって破損することを防止できる。これにより、非水電解質二次電池の製造歩留まりを高く維持できる。

＜第４の実施形態＞
図１０は、本発明の第４の実施形態の非水電解質二次電池の内部構造を示す断面図である。本実施形態では、絶縁フィルム３１の形状が上記第１〜第３の実施形態とは異なる。以下、上記第１の実施形態とは異なる点を主に示す。

絶縁フィルム３１の周方向における一端側（図１０における左端側）は第１屈曲部１１Ｂにおける巻回電極体１１の外周面に沿うように曲げられて当該外周面に接触している。絶縁フィルム３１の周方向における他端側（図１０における右端側）は、第１屈曲部１１Ｂにおける巻回電極体１１の外周面に沿うように曲げられ、巻き止めテープ５１によって絶縁フィルム３１の周方向における一端側に接着されている。これにより、巻き止めテープ５１が設けられていない部分（正極１３の幅方向の端部）において正極１３が捲れた場合であっても、正極１３の巻き終端がケース本体１Ａ又は蓋体１Ｂと接触することを防止できる。よって、電池ケース１が正極１３の電位を持つことを防止できる。負極１７が捲れた場合であっても、同様の効果が得られる。したがって、通常の使用時等における非水電解質二次電池の内部短絡の発生を防止できる。

正極１３の捲れは正極１３の巻き終端で起こり易く、負極１７の捲れは負極１７の巻き終端で起こり易い。そのため、平坦部１１Ａ、第１屈曲部１１Ｂ及び第２屈曲部１１Ｃのうち正極１３の巻き終端及び負極１７の巻き終端が配置された部分において、巻き止めテープ５１によって絶縁フィルム３１の周方向における一端側と絶縁フィルム３１の周方向における他端側とを巻回電極体１１の外周面に接着することが好ましい。これにより、非水電解質二次電池の電池ケース１が正極１３又は負極１７の電位を持つことを有効に防止でき、電池ケース１を介した内部短絡の発生を有効に防止できる。

以上より、本実施形態では、非水電解質二次電池の信頼性が高くなる。たとえば、非水電解質二次電池の複数を直列に接続して電源装置として使用する場合に電池ケースが電位を持つと、電源装置の製造時又は電源装置の修理時等において、作業者が持つ工具を介して短絡が発生することがある。しかし、本実施形態の非水電解質二次電池の複数を直列に接続して電源装置として使用すれば、作業者の感電を防止でき、また、短絡により電源装置がダメージを受けることを防止できる。以上より、本実施形態の非水電解質二次電池は、ハイブリッド自動車若しくは電気自動車等の自動車用電源、工場用電源又は家庭用電源等に使用される大型電池として好適である。

なお、本実施形態は、上記第１、第２、第４の実施形態においても適用可能である。
＜第５の実施形態＞
図１１は、本発明の第５の実施形態の非水電解質二次電池の内部構造の一部を示す平面図である。本実施形態では、第１屈曲部１１Ｂの方が、第２屈曲部１１Ｃよりも、巻回電極体１１の最外周に位置する極板（本実施形態では負極１７）よりも外周側における第１セパレータ１５及び第２セパレータ１９の巻き数が多い。絶縁フィルム３１は、第２屈曲部１１Ｃ側で開口し、平坦部１１Ａと第１屈曲部１１Ｂとを被覆し、第１屈曲部１１Ｂにおける巻回電極体１１の外周面のうち正極露出部１３Ｄに隣接する部分及び負極露出部１７Ｄに隣接する部分に接着されている。このように、絶縁フィルム３１は、少なくとも第１屈曲部１１Ｂ（第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側においてセパレータの巻き数が多い方）において、巻回電極体１１の外周面のうち正極露出部１３Ｄに隣接する部分及び負極露出部１７Ｄに隣接する部分に接着されている。よって、今般確認された内部短絡の発生を効果的に防止できる。

また、正極１３の巻き終端と負極１７の巻き終端とは第２屈曲部１１Ｃに配置されており、第１セパレータ１５の巻き終端と第２セパレータ１９の巻き終端とは第１屈曲部１１Ｂに配置されている。これにより、先般確認された内部短絡の発生を防止できる。以上より、上記第１の実施形態に記載の効果を得ることができる。

蓋体１Ｂに設けられた正極端子３は正極集電板によって正極露出部１３Ｄに接続され、蓋体１Ｂに設けられた負極端子７は負極集電板によって負極露出部１７Ｄに接続されている。そのため、絶縁フィルム３１には、正極集電板が貫通可能な貫通孔と負極集電板が貫通可能な貫通孔とが形成されていることが好ましい。

以下、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
（正極の作製）
正極活物質として、Ｌｉと３種の遷移金属元素（Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｎ）とを含むリチウム含有遷移金属複合酸化物からなる粉末を準備した。質量比で９０：８：２となるように正極活物質とアセチレンブラック（導電剤）とポリフッ化ビニリデン（結着剤）とを混ぜ、ＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）で希釈して、正極合剤ペーストを得た。

Ａｌ箔（正極集電体）の幅方向一端が露出するように、正極合剤ペーストをＡｌ箔の両面に塗布してから乾燥させた。これにより、正極合剤層がＡｌ箔の両面に形成された。その後、ロール圧延機を用いて、正極合剤層及びＡｌ箔を圧延した。このようにして、正極露出部を有する正極を得た。

（負極の作製）
負極活物質として、天然黒鉛の表面が非晶質炭素材料で被覆されたものを準備した。質量比で９８：１：１となるように負極活物質とＣＭＣ（carboxymethylcellulose）（増粘剤）とＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム（Styrene-butadiene rubber））（結着剤）とを混ぜ、水で希釈して、負極合剤ペーストを得た。

Ｃｕ箔（負極集電体）の幅方向一端が露出するように、負極合剤ペーストをＣｕ箔の両面に塗布してから乾燥させた。これにより、負極合剤層がＣｕ箔の両面に形成された。その後、ロール圧延機を用いて、負極合剤層及びＣｕ箔を圧延した。このようにして、負極露出部を有する負極を得た。

（巻回電極体の作製）
正極合剤層と負極合剤層との間にセパレータを配置し、正極露出部の一部と負極露出部の一部とがＡｌ箔の幅方向においてセパレータから逆向きに突出するように正極と負極とセパレータとを配置した。次に、Ａｌ箔の幅方向に対して平行となるように巻回軸（不図示）を配置し、その巻回軸を用いて正極、セパレータおよび負極を巻回させた。その後、プレスすることにより、扁平な巻回電極体を得た。得られた巻回電極体では、正極の巻き終端と負極の巻き終端とは第１屈曲部に配置され、第１セパレータの巻き終端及び第２セパレータの巻き終端は第２屈曲部に配置されていた。第２屈曲部では、第１屈曲部よりも、巻回電極体の最外周に位置する負極よりも外周側における第１セパレータ及び第２セパレータの巻き数が多かった。

（電解液の調製）
体積比で３０：４０：３０となるようにエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとを混合して、混合溶媒を得た。この混合溶媒に、濃度が１．０ｍｏｌ／ＬとなるようにＬｉＰＦ_６を入れた。このようにして電解液を得た。

（巻回電極体の挿入、封止）
電池ケースの蓋体に正極集電板と負極集電板とを接続した。その正極集電板に正極露出部を接続し、その負極集電板に負極露出部を接続した。

次に、第２屈曲部における巻回電極体の外周面のうち正極露出部と負極露出部とで挟まれた部分に、ＳＢＲからなる粘着剤を塗布した。その後、第１屈曲部で開口され、且つ、平坦部及び第２屈曲部を被覆するように、ＰＰ製の絶縁フィルムで巻回電極体を被覆した。このようにして、絶縁フィルムが巻回電極体の外周面に接着された。

続いて、Ａｌ缶（ケース本体）に、絶縁フィルムが接着された巻回電極体を挿入した。巻回電極体に接続された蓋体でＡｌ缶の開口を蓋し、Ａｌ缶の開口周縁に蓋体を溶接した。その後、蓋体に形成された注液用孔から電解液（４０ｇ）を注入し、その注液用孔を金属製の蓋で塞いだ。このようにして、実施例１の非水電解質二次電池を得た。

＜実施例２〜６、比較例１〜４＞
実施例２では、３６ｇの電解液をＡｌ缶に供給したことを除いては上記実施例１に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

実施例３では、第２屈曲部における巻回電極体の外周面のうち正極露出部に隣接する部分及び負極露出部に隣接する部分に粘着剤を設けたことを除いては上記実施例１に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

実施例４では、３６ｇの電解液をＡｌ缶に供給したことを除いては上記実施例３に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

実施例５では、第２屈曲部における巻回電極体の外周面のうち正極露出部に隣接する部分に粘着剤を設けたことを除いては上記実施例３に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

実施例６では、３６ｇの電解液をＡｌ缶に供給したことを除いては上記実施例５に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

比較例１では、絶縁フィルムを巻回電極体の外周面に接着しなかったことを除いては上記実施例１に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

比較例２では、３６ｇの電解液をＡｌ缶に供給したことを除いては上記比較例１に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

比較例３では、絶縁フィルムを設けなかったことを除いては上記比較例１に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

比較例４では、３６ｇの電解液をＡｌ缶に供給したことを除いては上記比較例３に記載の方法にしたがって、非水電解質二次電池を製造した。

（評価方法）
実施例１〜６及び比較例１〜４の非水電解質二次電池に対して高温エージング処理を行った。その後、非水電解質二次電池を分解して、正極活物質を構成する金属がセパレータ（正極合剤層の最外周部と正極合剤層の最外周部に対向する負極合剤層の部分との間に位置するセパレータの部分）の空孔に存在しているか否かを調べた。そして、正極活物質を構成する金属がセパレータの上記部分に存在している場合には、正極活物質が溶出していると判断した。各実施例及び各比較例において、１０個の非水電解質二次電池に対してこの評価を行った。その結果を表１に示す。

比較例１では、正極活物質の溶出は確認されなかった。しかし、電解液の質量が３６ｇである比較例２では、正極活物質の溶出が確認された。そのため、比較例１、２の構成では、つまり絶縁フィルムを巻回電極体の外周面に接着しない構成では、正極活物質が溶出する場合があることが分かった。

比較例３、４では、全ての非水電解質二次電池において、正極活物質の溶出が確認された。その理由としては絶縁フィルムで巻回電極体を被覆しなかったことが挙げられる。

一方、実施例１〜６では、全ての非水電解質二次電池において、正極活物質の溶出が確認されなかった。よって、実施例１〜６では、今般確認された内部短絡が発生しないと考えられる。その理由として、絶縁フィルムが第１屈曲部及び第２屈曲部のうち巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側におけるセパレータの巻き数が多い方において、巻回電極体の外周面のうち正極露出部に隣接する部分に接着されていることが考えられる。

今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電池ケース、１Ａ ケース本体、１Ｂ 蓋体、３ 正極端子、７ 負極端子、１１ 巻回電極体、１１Ａ 平坦部、１１Ｂ 第１屈曲部、１１Ｃ 第２屈曲部、１３ 正極、１３Ａ 正極集電体、１３Ｂ 正極合剤層、１３Ｄ 正極露出部、１５ 第１セパレータ、１７ 負極、１７Ａ 負極集電体、１７Ｂ 負極合剤層、１７Ｄ 負極露出部、１９ 第２セパレータ、３１ 絶縁フィルム、４１ 粘着剤、５１ テープ、１１３Ｂ 正極合剤層の最外周部、１１７Ｂ 負極合剤層の未対向部、Ｓ 隙間。

Claims (1)

1. 正極と負極とがセパレータを介して巻回されて扁平状に形成され、横断面の長軸方向の中央に位置する平坦部と前記長軸方向の一端に位置する第１屈曲部と前記長軸方向の他端に位置する第２屈曲部とを有する巻回電極体と、
   前記巻回電極体が配置される電池ケースと、
   前記巻回電極体の外周面の外側に配置され、前記第１屈曲部及び前記第２屈曲部のうち前記巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側において前記セパレータの巻き数が多い方を少なくとも被覆する絶縁フィルムとを備え、
   前記正極は、正極集電体が正極合剤層から露出されてなる正極露出部を幅方向の一端に有し、
   前記正極露出部の一部は、前記セパレータよりも前記巻回電極体の軸方向の外側へ突出し、
   前記絶縁フィルムは、前記第１屈曲部及び前記第２屈曲部のうち前記巻回電極体の最外周に位置する極板よりも外周側における前記セパレータの巻き数が多い方において、前記巻回電極体の前記外周面のうち少なくとも前記正極露出部に隣接する部分に接着されている非水電解質二次電池。

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