JP2016012541A - 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の形成方法が簡単で、負極でのリチウム析出防止効果を高める。【解決手段】二次電池１０は、正極１５及び負極１７が絶縁された層状の構造を成し、正極１５及び負極１７はそれぞれ複数枚の正極タブ及び負極タブ１７ａが積層状態で正極端子あるいは負極端子２２と電気的に接続された電極組立体１２を備える。負極１７は、第１の活物質と第１の活物質より質量当たりの容量が大きな第２の活物質とが塗布されて負極活物質層１６が形成されている。負極活物質層１６は、少なくとも負極タブ１７ａの突出方向におけるタブ側縁部の領域の負極活物質層（タブ側縁部活物質層１６ｂ）の面積当たりの容量が、負極タブ１７ａの突出方向における中央部の領域の負極活物質層（非タブ側縁部活物質層１６ａ）の面積当たりの容量より大きくなるように、第１の活物質及び第２の活物質の混合割合が調整されている。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に係り、詳しくは負極に特徴を有する蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池では、充放電サイクル寿命を長くするために負極でのリチウム析出の抑制が重要である。例えば、積層型の二次電池において、正極の容量と負極の容量とを同じに形成した場合、特にタブが突出する側の縁部においてリチウムが析出しやすくなる。従来、正極板の単位面積あたりの容量Ｘに対しそれに対向する負極板の容量Ｙの比率（Ｙ／Ｘ）が正極板の周辺部領域より中央部領域で大きく、かつ、正極集電体と負極集電体の間に存する両極の合剤層の単位面積当たりの空孔量が、周辺部領域より中央部領域で多い電池が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−３２９０７７号公報

特許文献１の二次電池を製造する場合、正極集電板上に正極合剤層を形成する際に、特殊なブレードを使用して正極合剤層の厚さが中央で薄く、周辺部で厚くなるように形成した後、平板ロールプレスで均等な厚みに圧延する必要があり、製造が面倒である。特許文献１には、正極活物質は負極活物質に比べて硬いため、ロールプレスを行うと互いに食い込み合ってほぼ均一な厚みとなり、正極板から剥がれ落ちることもないと記載されている。裏を返せば、負極活物質の場合はこのような製造方法が難しいことを意味している。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電極の形成方法が簡単で、負極でのリチウム析出防止効果を高めることができる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する蓄電装置は、正極及び負極が絶縁された層状の構造を成し、前記正極及び前記負極はそれぞれ複数枚の正極タブ及び負極タブが積層状態で電極端子と電気的に接続された電極組立体を備える蓄電装置である。そして、前記負極は、第１の活物質と前記第１の活物質より質量当たりの容量が大きな第２の活物質とが塗布されて負極活物質層が形成されており、前記負極活物質層は、少なくとも前記負極タブの突出方向におけるタブ側縁部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量が、前記負極タブの突出方向における中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなるように、前記第１の活物質及び前記第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されている。

この構成によれば、負極活物質層の容量が全域で均一ではなく、リチウム析出が起こり易い負極タブの突出方向におけるタブ側縁部の領域の負極活物質層の面積当たりの容量が、負極タブの突出方向における中央部の領域の負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなるように形成されているため、リチウム析出防止効果が高くなる。負極活物質層の面積当たりの容量が領域によって異なる状態にするのは、質量当たりの容量の異なる第１の活物質と第２の活物質との混合割合を調整することで行われるため、ロールプレスに際して無理な圧力を加える必要がない。したがって、電極の形成方法が簡単で、負極でのリチウム析出防止効果を高めることができる。

前記中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量を１００％とした場合、前記タブ側縁部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量は１３０±１０％であることが好ましい。この構成によれば、負極におけるリチウム析出防止効果を良好に高めることができる。

前記中央部に対して前記タブ側縁部と反対側の縁部の領域の負極活物質層も面積当たりの容量が、中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなるように前記第１の活物質及び前記第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されていることが好ましい。この構成によれば、タブ側縁部に比べてリチウム析出は起こり難いが、中央部に比べて起こり易い、タブ側縁部と反対側の縁部においてもリチウム析出防止効果を高めることができる。

前記第１の活物質は黒鉛であり、前記第２の活物質はＳｉＯであることが好ましい。この構成によれば、第１の活物質及び第２の活物質とも容易に入手することができる。
前記負極活物質層は前記正極の正極活物質層と対向した領域の外側の領域の負極活物質層の面積当たりの容量が、前記中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなるように、前記第１の活物質及び前記第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されていることが好ましい。この構成によれば負極活物質層の面積当たりの容量は、正極活物質層と対向する負極活物質層の領域では、正極活物質層の面積当たりの容量と同じため、電流が均一に流れ易く、膨張収縮による寿命低下が抑制される。

上記課題を解決する蓄電装置の製造方法は、正極及び負極が絶縁された層状の構造を成し、前記正極及び前記負極はそれぞれ複数枚の正極タブ及び負極タブが積層状態で電極端子と電気的に接続された電極組立体を備える蓄電装置の製造方法である。そして、前記負極の製造工程は、帯状の金属箔上にスラリー状又はペースト状の活物質合剤を塗布する活物質合剤塗布工程を備え、前記活物質合剤塗布工程で、前記活物質合剤として、第１の活物質合剤と、活物質層が形成された際にその面積当たりの容量が前記第１の活物質合剤から形成された活物質層より大きくなる第２の活物質合剤とを使用する。そして、前記帯状の金属箔の幅方向の両側に負極タブを形成するための活物質非塗布部を残すように、かつ、前記活物質非塗布部の間に、少なくとも前記活物質非塗布部に隣接して前記第２の活物質合剤が存在し、その内側に前記第１の活物質合剤が隣接して存在するように前記第１の活物質合剤と前記第２の活物質合剤を同時に塗布する。そして、前記活物質合剤塗布工程を２回経て両面に負極活物質層が形成された帯状の金属箔を幅方向中央で切断して２枚の帯状電極に分割した後、分割した各帯状電極から負極タブを有する負極を形成する。

この構成によれば、負極の製造工程の一部を構成する活物質合剤塗布工程では、スラリー状又はペースト状の第１の活物質合剤及び第２の活物質合剤の２種類の活物質合剤が、帯状の金属箔上に同時に塗布される。そして、帯状の金属箔の幅方向の両側に負極タブを形成するための活物質非塗布部を残すように、かつ、活物質非塗布部の間に、少なくとも活物質非塗布部に隣接して第２の活物質合剤が存在し、その内側に第１の活物質合剤が隣接して存在するように、第１の活物質合剤と第２の活物質合剤とが同時に塗布される。そして、活物質合剤塗布工程を２回経て両面に負極活物質層が形成された帯状の金属箔が、幅方向中央で切断されて２枚の帯状電極に分割された後、分割された各帯状電極から負極タブを有する負極が形成される。したがって、負極の負極活物質層は、少なくとも負極タブの突出方向におけるタブ側縁部の領域の負極活物質層の面積当たりの容量が、負極タブの突出方向における中央部の領域の負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなる。したがって、製造された蓄電装置は、電極の形成方法が簡単で、負極でのリチウム析出防止効果を高めることができる。

本発明によれば、電極の形成方法が簡単で、負極でのリチウム析出防止効果を高めることができる。

第１の実施形態における二次電池の部分破断斜視図。 蓄電装置の部分断面図。 電極組立体の正極、負極及びセパレータの関係を示す概略斜視図。 活物質合剤が塗布された帯状の金属箔の概略図。 活物質塗布装置の概略図。 間仕切りの配置を示す概略斜視図。 （ａ）は塗膜の平滑性を確保する間仕切りの作用を説明する模式図、（ｂ）は間仕切りの位置による塗膜表面の違いを説明する模式図。 第２の実施形態の活物質塗布装置の概略図。 ダイヘッドの分解斜視図。 第３の実施形態の負極の斜視図。 同じく活物質合剤が塗布された帯状の金属箔の模式図。 別の実施形態の電極組立体の部分模式図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を蓄電装置としての二次電池に具体化した第１の実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。

図１及び図２に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、四角箱状のケース１１内に積層型の電極組立体１２及び電解液（図示せず）が収容されている。ケース１１は、ケース本体１１ａ及びその開口部を覆う蓋体１１ｂで構成され、ケース本体１１ａと蓋体１１ｂとは溶接により接合されている。二次電池１０は、リチウムイオン二次電池に具体化されている。

図２及び図３に示すように、電極組立体１２は、金属箔１３の両面に正極活物質層１４を有する複数の正極１５と、金属箔１３の両面に負極活物質層１６を有する複数の負極１７とが、両者の間にセパレータ１８が介在する状態で積層されている。

図３に示すように、正極１５及び負極１７は、それぞれ正極活物質層１４あるいは負極活物質層１６が形成された部分が矩形状に形成されている。正極１５は、正極活物質層１４の一方の縁部から金属箔１３が突出して形成された正極タブ１５ａを有し、負極１７は、負極活物質層１６の一方の縁部から金属箔１３が突出して形成された負極タブ１７ａを有する。

図１に示すように、電極端子としての正極端子２０は、板状の導電部材２０ａを介して正極タブ１５ａに電気的に接続され、正極タブ１５ａは先端側が電極組立体１２の上端面に沿って延びるように折り曲げられた状態で導電部材２０ａに溶接されている。

図１及び図２に示すように、電極端子としての負極端子２２は、板状の導電部材２２ａを介して負極タブ１７ａに電気的に接続され、負極タブ１７ａは先端側が電極組立体１２の上端面に沿って延びるように折り曲げられた状態で導電部材２２ａに溶接されている。そして、図２に示すように、負極端子２２は、蓋体１１ｂに形成された孔１１ｃに嵌合する絶縁リング２３を貫通する状態で蓋体１１ｂに固定されている。同様に、正極端子２０も蓋体１１ｂに形成された孔１１ｃに嵌合する絶縁リング２３を貫通する状態で蓋体１１ｂに固定されている。

正極活物質層１４は、全体が同じ活物質で構成されている。一方、負極活物質層１６は、第１の活物質と第１の活物質より質量当たりの容量が大きな第２の活物質とが塗布されて形成されている。

図３に示すように、負極活物質層１６は、負極タブ１７ａの突出方向におけるタブ側縁部の領域を形成するタブ側縁部活物質層１６ｂと、タブ側縁部以外の領域を形成する非タブ側縁部活物質層１６ａとで構成されている。

非タブ側縁部活物質層１６ａは、活物質として第１の活物質のみを含む第１の活物質合剤が塗布されて形成されている。タブ側縁部活物質層１６ｂは、面積当たりの容量が非タブ側縁部活物質層１６ａの面積当たりの容量より大きくなるように、活物質として第１の活物質と、第１の活物質より質量当たりの容量が大きな第２の活物質との混合物を含む第２の活物質合剤が塗布されて形成されている。即ち、負極活物質層１６は、少なくとも負極タブ１７ａの突出方向におけるタブ側縁部の領域のタブ側縁部活物質層１６ｂの面積当たりの容量が、負極タブ１７ａの突出方向における中央部の領域の負極活物質層１６の面積当たりの容量より大きくなるように、第１の活物質及び第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されている。

タブ側縁部活物質層１６ｂの面積当たりの容量は、非タブ側縁部活物質層１６ａの面積当たりの容量より２０％程度増量できれば良い。第１の活物質として黒鉛を使用し、第２の活物質としてＳｉＯを使用した場合、黒鉛に対してＳｉＯの割合を５ｗｔ％にすると、面積当たりの容量が２０％増える。しかし、１０ｗｔ％以上入れると、電気抵抗が上昇する。そのため、膨張収縮による寿命低下も考慮した割合は、黒鉛に対してＳｉＯの割合を４ｗｔ％〜１０ｗｔ％にすると良い。非タブ側縁部活物質層１６ａの面積あたりの容量を１００％とした場合、タブ側縁部活物質層１６ｂの面積当たりの容量は１３０±１０％が好ましい。なお、ＳｉＯは黒鉛に比べて電気抵抗が大きいため、ＳｉＯの含有量によっては、タブ側縁部活物質層１６ｂの電気抵抗を小さくするために、タブ側縁部活物質層１６ｂに導電助剤を添加することが好ましい。導電助剤として、例えば、アセチレンブラックやケッチェンブラックが使用される。

次に負極１７の製造工程を説明する。
負極１７の製造工程では、図４に示すように、帯状の金属箔１３の両面に、幅方向の両側に沿って活物質が塗布されない活物質非塗布部１９を有するように、非タブ側縁部活物質層１６ａとタブ側縁部活物質層１６ｂとで構成された負極活物質層１６が形成される。非タブ側縁部活物質層１６ａ及びタブ側縁部活物質層１６ｂは、活物質塗布工程で同時に塗布されて形成される。

活物質塗布工程で使用される塗布装置の活物質合剤供給部３１は、例えば、図５に示すように、スラリー状の活物質合剤Ｓ１，Ｓ２を貯留するためのタンク３２と、コーティングロール３３と、金属箔１３上に塗布される活物質合剤Ｓ１，Ｓ２の厚さ（量）を調節するコンマロール３４と、金属箔１３を移送するバックロール（バッキングロール）３５とを備えている。そして、供給用リール３６から繰り出されるとともにダンサーロール３７を経てコーティングロール３３及びバックロール３５の間を通過する帯状の金属箔１３に活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が塗布される。ダンサーロール３７は、搬送される金属箔１３の張力を調節して、金属箔１３の弛みを防止する。なお、活物質合剤Ｓ１，Ｓ２は、少なくとも活物質、バインダ及び溶媒を含み、必要に応じて導電助剤を含む。

バックロール３５は、コーティングロール３３の前方近傍に配設され、供給用リール３６から繰り出されるとともにコーティングロール３３及びバックロール３５の間を通過する帯状の金属箔１３をコーティングロール３３に接触させる接触位置（図５に示す位置）と、金属箔１３をコーティングロール３３から離間させる離間位置とに移動手段（図示せず）によって移動配置されるようになっている。コーティングロール３３及びバックロール３５は、運転中、常に図５の時計回りに回転される。バックロール３５が接触位置に配置された状態ではコーティングロール３３上に供給された活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が金属箔１３上に転写され、バックロール３５が離間位置に配置された状態ではコーティングロール３３上に供給された活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が金属箔１３上に転写されない。活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が塗布された金属箔１３は、図示しない乾燥装置である程度乾燥された後、巻取用リールに巻き取られる。

活物質合剤供給部３１のタンク３２は、図６に示すように、両側壁３２ａの間にコーティングロール３３及びコンマロール３４と対向して配置された２個の間仕切り３８により３個の収容部３９に区画され、異なる配合の活物質合剤Ｓ１，Ｓ２をコーティングロール３３上に同時に供給可能に構成されている。図７（ａ）に示すように、各間仕切り３８は、先端が薄く形成され、かつ先端がコーティングロール３３とコンマロール３４との隙間が最も狭くなっている箇所よりコーティングロール３３の回転方向後側に位置するように設けられている。そして、間仕切り３８で区画された中央の収容部３９に第１の活物質（黒鉛）を含む第１の活物質合剤Ｓ１が貯留され、両側の収容部３９に第１の活物質（黒鉛）及び第２の活物質（ＳｉＯ）を含む第２の活物質合剤Ｓ２が貯留された状態で塗布装置が運転される。

塗布装置が運転されると、供給用リール３６から供給されてコーティングロール３３及びバックロール３５の間を通過する金属箔１３の片面に、各収容部３９から供給される活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が塗布される。タンク３２を区画する間仕切り３８の先端が、コーティングロール３３とコンマロール３４との隙間が最も狭くなっている箇所に位置するように設けられていると、各収容部３９から供給されて金属箔１３上に塗布された活物質合剤Ｓ１，Ｓ２の表面は、図７（ｂ）に示すように、間仕切り３８の先端と対応する箇所に窪み４０が生じる。しかし、間仕切り３８の先端が、図７（ａ）に示すように、コーティングロール３３とコンマロール３４との隙間が最も狭くなっている箇所よりコーティングロール３３の回転方向後側に位置するように設けられている場合は、窪み４０の発生が防止される。

片面に活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が塗布された金属箔１３が巻き取られた巻取用リールは、供給用リール３６として使用され、金属箔１３の他方の面に同様にして活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が塗布される。そして、両面に活物質合剤Ｓ１，Ｓ２が塗布された帯状の金属箔１３は、ロールプレスされて表面の密度が上げられ、負極活物質層１６が形成された帯状の金属箔１３となる。そして、帯状の金属箔１３は、図４に二点鎖線で示す幅方向の中央で２つの帯状電極に切断される。その後、帯状電極が減圧乾燥された後、図４に二点鎖線で示すように、負極タブ１７ａを有する個々の電極形状に打ち抜かれて負極１７が完成する。

そして、正極１５及び負極１７がセパレータ１８を介して積層された後、正極タブ１５ａと正極端子２０とが導電部材２０ａを介して電気的に接続され、負極タブ１７ａと負極端子２２とが導電部材２２ａを介して電気的に接続されて積層型の電極組立体１２が形成される。次に、電極組立体１２をケース１１に収容した後、ケース１１に非水電解液を注液して二次電池１０が完成する。

次に前記のように構成された二次電池１０の作用を説明する。
電極組立体１２を構成する負極１７の負極活物質層１６は、面積当たりの容量が全域で均一ではなく、リチウム析出が起こり易い負極タブ１７ａの突出方向におけるタブ側縁部の領域の負極活物質層（タブ側縁部活物質層１６ｂ）の面積当たりの容量が、負極タブ１７ａの突出方向における中央部の領域の負極活物質層（非タブ側縁部活物質層１６ａ）の面積当たりの容量より大きい。そのため、リチウム析出防止効果が高くなる。

負極活物質層１６の面積当たりの容量が領域によって異なる状態にするのは、非タブ側縁部活物質層１６ａ用の第１の活物質合剤Ｓ１と、タブ側縁部活物質層１６ｂ用の第２の活物質合剤Ｓ２に含まれる質量当たりの容量の異なる第１の活物質と第２の活物質との混合割合を調整することで行われる。そのため、第１の活物質合剤Ｓ１の塗布厚さと、第２の活物質合剤Ｓ２の塗布厚さとは同じになる。したがって、特許文献１と異なり、活物質層の面積当たりの容量を領域によって異ならせるために、活物質合剤Ｓ１，Ｓ２を領域によって厚さの異なる状態で塗布した後、ロールプレスで均一な厚さにする必要がない。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）蓄電装置（二次電池１０）は、正極１５及び負極１７が絶縁された層状の構造を成し、正極１５及び負極１７はそれぞれ複数枚の正極タブ１５ａ及び負極タブ１７ａが積層状態で正極端子２０あるいは負極端子２２と電気的に接続された電極組立体１２を備える蓄電装置である。負極１７は、第１の活物質と第１の活物質より質量当たりの容量が大きな第２の活物質とが塗布されて負極活物質層１６が形成されている。そして、負極活物質層１６は、少なくとも負極タブ１７ａの突出方向におけるタブ側縁部の領域の負極活物質層（タブ側縁部活物質層１６ｂ）の面積当たりの容量が、負極タブ１７ａの突出方向における中央部の領域の負極活物質層（非タブ側縁部活物質層１６ａ）の面積当たりの容量より大きくなるように、第１の活物質及び第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されている。したがって、正極１５及び負極１７の形成方法が簡単で、負極１７でのリチウム析出防止効果を高めることができる。

（２）中央部の領域の負極活物質層（非タブ側縁部活物質層１６ａ）の面積当たりの容量を１００％とした場合、タブ側縁部の領域の負極活物質層（タブ側縁部活物質層１６ｂ）の面積当たりの容量は１３０±１０％である。この構成によれば、負極１７におけるリチウム析出防止効果を良好に高めることができる。

（３）蓄電装置の製造方法は、正極１５及び負極１７が絶縁された層状の構造を成し、正極１５及び負極１７はそれぞれ複数枚の正極タブ１５ａ及び負極タブ１７ａが積層状態で正極端子２０あるいは負極端子２２と電気的に接続された電極組立体１２を備える蓄電装置の製造方法である。そして、負極１７の製造工程は、帯状の金属箔１３上にスラリー状又はペースト状の活物質合剤Ｓ１，Ｓ２を塗布する活物質合剤塗布工程を備える。活物質合剤塗布工程で、活物質合剤として、第１の活物質合剤Ｓ１と、活物質層が形成された際にその面積当たりの容量が第１の活物質合剤Ｓ１から形成された活物質層より大きくなる第２の活物質合剤Ｓ２とを使用する。そして、帯状の金属箔１３の幅方向の両側に負極タブ１７ａを形成するための活物質非塗布部１９を残すように、かつ、活物質非塗布部１９の間に、少なくとも活物質非塗布部１９に隣接して第２の活物質合剤Ｓ２が存在し、その内側に第１の活物質合剤Ｓ１が隣接して存在するように第１の活物質合剤Ｓ１と第２の活物質合剤Ｓ２を同時に塗布する。そして、活物質合剤塗布工程を２回経て両面に負極活物質層１６が形成された帯状の金属箔１３を幅方向中央で切断して２枚の帯状電極に分割した後、分割した各帯状電極から負極タブ１７ａを有する負極１７を形成する。したがって、製造された蓄電装置は、電極の形成方法が簡単で、負極１７でのリチウム析出防止効果を高めることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を図８及び図９にしたがって説明する。なお、この実施形態は、活物質塗布工程で使用される塗布装置の構成が第１の実施形態の塗布装置と異なり、他の構成は同じため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図８に示すように、塗布装置は、バックロール３５に沿って移動する金属箔１３の表面に、第１の活物質合剤Ｓ１及び第２の活物質合剤Ｓ２をダイヘッド４１から同時に吐出して塗布する。詳述すると、図９に示すように、ダイヘッド４１は仕切り板４２により３個の収容部４３に区画されている。そして、中央の収容部４３には図８に示す第１タンク４４から第１の活物質合剤Ｓ１が図示しないポンプにより圧送されて吐出口から吐出され、両側の収容部４３には第２タンク４５から第２の活物質合剤Ｓ２が図示しないポンプにより圧送されて吐出口から吐出されるようになっている。

この実施形態においても、第１の実施形態の（１）〜（３）と同様の効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を図１０及び図１１にしたがって説明する。なお、この実施形態は、負極１７の負極活物質層１６の構成が前記両実施形態と異なっている。第１の実施形態と同様の部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、負極活物質層１６は、非タブ側縁部活物質層１６ａと、面積当たりの容量が非タブ側縁部活物質層１６ａより大きな容量のタブ側縁部活物質層１６ｂとで構成されるのではなく、非タブ側縁部活物質層１６ａが面積当たりの容量が異なる２つの領域で構成されている。

詳述すると、非タブ側縁部活物質層１６ａは、負極活物質層１６の負極タブ１７ａの突出方向における中央部の領域を構成する中央部活物質層１６ａ１と、反タブ側縁部の領域を形成する反タブ側縁部活物質層１６ａ２とで構成されている。そして、中央部活物質層１６ａ１は、活物質として第１の活物質のみを含み、反タブ側縁部活物質層１６ａ２は、タブ側縁部活物質層１６ｂと同じに形成されている。即ち、反タブ側縁部活物質層１６ａ２は、活物質として第１の活物質及び第２の活物質を含み、面積当たりの容量が中央部活物質層１６ａ１より大きくなるように、第１の活物質及び第２の活物質の混合割合が調整されている。

この負極１７は、図１１に示すように、帯状の金属箔１３の両面に、幅方向の両側に沿って活物質非塗布部１９を有するように、中央部活物質層１６ａ１及び反タブ側縁部活物質層１６ａ２で形成された非タブ側縁部活物質層１６ａと、タブ側縁部活物質層１６ｂとで構成された負極活物質層１６が形成された帯状の金属箔１３から形成される。帯状の金属箔１３は、図１１に二点鎖線で示す幅方向の中央で２つの帯状電極に切断される。その後、帯状電極が減圧乾燥された後、図１１に二点鎖線で示すように、負極タブ１７ａを有する個々の電極形状に打ち抜かれて負極１７が完成する。

図１１に示す帯状の金属箔１３は、例えば、第１の実施形態において、内部が４個の間仕切り３８で区画されて５個の収容部３９が設けられたタンク３２を備えた活物質合剤供給部３１を有する塗布装置を使用して形成される。そして、中央及び両外側に位置する３個の収容部３９に第２の活物質合剤Ｓ２が貯留され、３個の収容部３９の間に位置する２個の収容部３９に第１の活物質合剤Ｓ１が貯留された状態で塗布装置が運転されることにより形成される。

この構成によれば、第１の実施形態の（１）〜（３）と同様の効果に加えて、次の効果を得ることができる。
（４）負極活物質層１６は、タブ側縁部活物質層１６ｂだけでなく、反タブ側縁部の領域の負極活物質層（反タブ側縁部活物質層１６ａ２）も面積当たりの容量が、中央部の領域の負極活物質層（中央部活物質層１６ａ１）の面積当たりの容量より大きくなるように第１の活物質及び第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されている。この構成によれば、タブ側縁部に比べてリチウム析出は起こり難いが、中央部に比べて起こり易い、タブ側縁部と反対側縁部においてもリチウム析出防止効果を高めることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 負極活物質層１６は面積当たりの容量が、正極１５の正極活物質層１４と対向した領域の外側の領域に中央部の領域の負極活物質層（非タブ側縁部活物質層１６ａあるいは中央部活物質層１６ａ１）の面積当たりの容量より大きくなるように、第１の活物質及び第２の活物質の混合割合が調整されたタブ側縁部活物質層１６ｂが設けられてもよい。例えば、図１２に示すように、負極１７のタブ側縁部活物質層１６ｂを正極１５の正極活物質層１４が存在しない領域と対向し、中央部活物質層１６ａ１を正極１５の正極活物質層１４と対向するように形成してもよい。この構成によれば負極活物質層１６の面積当たりの容量は、正極活物質層１４と対向する負極活物質層の領域では、正極活物質層の面積当たりの容量と同じため、電流が均一に流れ易く、膨張収縮による寿命低下が抑制される。

○ 負極１７の負極活物質層１６の製造方法は、第１の実施形態あるいは第２の実施形態の方法に限らない。例えば、帯状の金属箔１３の幅方向の両側に沿って活物質が塗布されない活物質非塗布部１９を有するように、第１の活物質合剤Ｓ１を塗布した後、第１の活物質合剤Ｓ１の塗布層が乾燥する前に、その塗布層の幅方向両端側に第２の活物質合剤Ｓ２を塗布する。その後、全体の厚みをロールプレス等により調整して、均一な膜厚の負極活物質層１６にしてもよい。

○ 活物質層のプレスは、ホットプレスが好ましい。
○ 負極１７のタブ側縁部活物質層１６ｂを構成する第２の活物質はＳｉＯに限らず、例えば、Ｓｎやハードカーボンを使用してもよい。

○ 非タブ側縁部活物質層１６ａ及びタブ側縁部活物質層１６ｂとも第１の活物質及び第２の活物質の両者を含み、両者の混合率の違いにより、面積当たりの容量が異なるように形成されてもよい。

○ 電極組立体１２は積層型の電極組立体に限らず、帯状の正極及び負極がセパレータを間に挟んだ積層状態で巻回された巻回型の電極組立体であってもよい。例えば、巻回型の電極組立体は、帯状の正極の正極タブが電極組立体の軸方向の一端側から突出し、帯状の負極の負極タブが他端側から突出するように設けられている。

○ 積層型の電極組立体１２においても、正極タブ１５ａ及び負極タブ１７ａは、電極組立体１２の同じ側の端面から突出する構成に限らず、異なる端面から突出してもよい。
○ 正極１５及び負極１７は、金属箔１３の少なくとも片面に正極活物質層１４あるいは負極活物質層１６を有していればよく、両面ではなく片面に正極活物質層１４あるいは負極活物質層１６を有する構成であってもよい。

○ 正極タブ１５ａあるいは負極タブ１７ａを金属箔１３の一部を突設して形成する代わりに、金属箔１３にタブとなる金属箔を溶接して形成してもよい。
○ 積層型の電極組立体１２において、正極１５及び負極１７の間にセパレータ１８が存在する構成として、シート状のセパレータ１８を使用せずに、例えば、正極１５を袋状のセパレータに収容して、そのセパレータと負極１７とを交互に積層してもよい。

○ 蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、リチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。

Ｓ１…第１の活物質合剤、Ｓ２…第２の活物質合剤、１０…蓄電装置としての二次電池、１２…電極組立体、１３…金属箔、１４…正極活物質層、１５…正極、１５ａ…正極タブ、１６…負極活物質層、１７…負極、１７ａ…負極タブ、１９…活物質非塗布部。

Claims (6)

1. 正極及び負極が絶縁された層状の構造を成し、前記正極及び前記負極はそれぞれ複数枚の正極タブ及び負極タブが積層状態で電極端子と電気的に接続された電極組立体を備える蓄電装置であって、
   前記負極は、第１の活物質と前記第１の活物質より質量当たりの容量が大きな第２の活物質とが塗布されて負極活物質層が形成されており、前記負極活物質層は、少なくとも前記負極タブの突出方向におけるタブ側縁部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量が、前記負極タブの突出方向における中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなるように、前記第１の活物質及び前記第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されていることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量を１００％とした場合、前記タブ側縁部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量は１３０±１０％である請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記中央部に対して前記タブ側縁部と反対側の縁部の領域の負極活物質層も面積当たりの容量が、中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなるように前記第１の活物質及び前記第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されている請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記第１の活物質は黒鉛であり、前記第２の活物質はＳｉＯである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記負極活物質層は、前記正極の正極活物質層と対向した領域の外側の領域の負極活物質層の面積当たりの容量が、前記中央部の領域の前記負極活物質層の面積当たりの容量より大きくなるように、前記第１の活物質及び前記第２の活物質の混合割合が調整されて塗布されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 正極及び負極が絶縁された層状の構造を成し、前記正極及び前記負極はそれぞれ複数枚の正極タブ及び負極タブが積層状態で電極端子と電気的に接続された電極組立体を備える蓄電装置の製造方法であって、
   前記負極の製造工程は、帯状の金属箔上にスラリー状又はペースト状の活物質合剤を塗布する活物質合剤塗布工程を備え、
   前記活物質合剤塗布工程で、前記活物質合剤として、第１の活物質合剤と、活物質層が形成された際にその面積当たりの容量が前記第１の活物質合剤から形成された活物質層より大きくなる第２の活物質合剤とを使用するとともに、前記帯状の金属箔の幅方向の両側に負極タブを形成するための活物質非塗布部を残すように、かつ、前記活物質非塗布部の間に、少なくとも前記活物質非塗布部に隣接して前記第２の活物質合剤が存在し、その内側に前記第１の活物質合剤が隣接して存在するように前記第１の活物質合剤と前記第２の活物質合剤を同時に塗布し、
   前記活物質合剤塗布工程を２回経て両面に負極活物質層が形成された帯状の金属箔を幅方向中央で切断して２枚の帯状電極に分割した後、分割した各帯状電極から負極タブを有する負極を形成することを特徴とする蓄電装置の製造方法。