JP2016122628A - 非水電解質二次電池用巻回素子及び非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】巻回素子の厚さをより均一にし、ひいては、非水電解質二次電池の膨張を抑制することが可能な、新規かつ改良された非水電解質二次電池用巻回素子及び非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、帯状集電体と、帯状集電体に設けられた集電タブと、帯状集電体に設けられた活物質層と、活物質層内に設けられた切り欠き部と、を備え、切り欠き部は、集電タブに対向する位置に形成されることを特徴とする、非水電解質二次電池用巻回素子が提供される。【選択図】図１
Description
本発明は、非水電解質二次電池用巻回素子及び非水電解質二次電池に関する。
近年、小型情報機器の高機能化に伴い二次電池の高性能化、小型化、高エネルギー密度化が求められている。特に、リチウムイオン（ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎ）二次電池などの非水電解液を用いた非水電解質二次電池は電池電圧を高くすることができ、高エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）密度化が可能なことから研究開発が盛んに行われている。中でも外装材にラミネート（Ｌａｍｉｎａｔｅ）を用い、その中に巻回素子及び電解液を収納した非水電解質二次電池は、体積エネルギー密度が高いことから注目されている。ここで、巻回素子は、概略以下の工程で作成される。
まず、正極、セパレータ、及び負極を順次積層することで、電極積層体を作製する。そして、電極積層体を巻回する。そして、巻回された電極積層体をプレスすることで、巻回素子を作製する。
ところで、巻回素子を構成する電極には、集電タブが設けられる。集電タブは、電極の厚さ方向に突出した構造体となっている。このため、巻回素子のうち、集電タブが形成された部分は、他の部分よりも集電タブの厚さ分だけ厚くなる。したがって、巻回素子の厚さは不均一になる。一方、非水電解質二次電池は、充放電すると各電極の膨張収縮による応力が巻回素子に加わる。そして、充放電を繰り返すと、このような応力が巻回素子に繰り返し加わる。そして、上述したように、巻回素子の厚さは不均一なため、巻回素子内に応力が不均一に掛かる。具体的には、集電タブ及びその周囲に大きな応力が掛かる。このため、集電タブの周囲に存在する電極が座屈しやすいという問題があった。電極が座屈した場合、巻回素子の厚みが増大する。すなわち、電池が膨張する。また、電池が膨張した場合、電極間に隙間が生じ、リチウムイオンのスムーズな移動が阻害されるので、サイクル特性が低下する。
このように、従来の非水電解質二次電池においては、集電タブによる厚さの不均一に起因して非水電解質二次電池が膨張し、サイクル特性が低下するという問題があった。この問題は、外装材がラミネートフィルムとなる場合にとくに顕著であった。すなわち、外装材が金属製の缶となる場合、外装材は巻回素子の変形をある程度抑えることができる。一方、ラミネートフィルムは、金属製の缶に比べて強度が小さいので、巻回素子の変形を抑えにくい。一方、特許文献１〜３は、巻回素子に関する技術を開示するが、これらの技術では、上記問題を何ら解決することができなかった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、巻回素子の厚さをより均一にし、ひいては、非水電解質二次電池の膨張を抑制することが可能な、新規かつ改良された非水電解質二次電池用巻回素子及び非水電解質二次電池を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、帯状集電体と、帯状集電体に設けられた集電タブと、帯状集電体に設けられた活物質層と、活物質層内に設けられた切り欠き部と、を備え、切り欠き部は、集電タブに対向する位置に形成されることを特徴とする、非水電解質二次電池用巻回素子が提供される。
この観点によれば、切り欠き部が集電タブの厚さを吸収（相殺）することができるので、巻回素子の厚さをより均一にすることができる。したがって、この巻回素子を非水電解質二次電池に用いることで、非水電解質二次電池の膨張を抑制することができる。
ここで、切り欠き部の幅は、集電タブの幅以上であってもよい。
この観点によれば、切り欠き部は、集電タブの厚さをより確実に吸収することができる。このため、回素子の厚さをより均一にすることができる。したがって、この巻回素子を非水電解質二次電池に用いることで、非水電解質二次電池の膨張を抑制することができる。
また、切り欠き部の幅は、集電タブの幅より大きくてもよい。
この観点によれば、切り欠き部は、集電タブの厚さをより確実に吸収することができる。このため、回素子の厚さをより均一にすることができる。したがって、この巻回素子を非水電解質二次電池に用いることで、非水電解質二次電池の膨張を抑制することができる。
また、集電タブの厚さと切り欠き部の深さの差が、集電タブの厚さより小さくてもよい。
この観点によれば、切り欠き部は、集電タブの厚さをより確実に吸収することができる。このため、回素子の厚さをより均一にすることができる。したがって、この巻回素子を非水電解質二次電池に用いることで、非水電解質二次電池の膨張を抑制することができる。
また、集電タブは、正極集電タブと、負極集電タブとで構成され、切り欠き部は、正極集電タブに対向する位置と、負極集電タブに対向する位置との各々に形成されてもよい。
この観点によれば、切り欠き部は、正極集電タブの厚さ及び負極集電タブの厚さを吸収することができる。このため、回素子の厚さをより均一にすることができる。したがって、この巻回素子を非水電解質二次電池に用いることで、非水電解質二次電池の膨張を抑制することができる。
本発明の他の観点によれば、上記巻回素子を備えることを特徴とする、非水電解質二次電池が提供される。
この観点によれば、非水電解質二次電池の膨張を抑制することができる。
ここで、外装材がラミネートであってもよい。
この観点による非水電解質二次電池では、外装材がラミネートとなっている。しかし、この観点による非水電解質二次電池は、上記巻回素子を備える。したがって、外装材がラミネートであっても非水電解質二次電池の膨張が抑制される。
以上説明したように本発明によれば、切り欠き部が集電タブの厚さを吸収（相殺）することができるので、巻回素子の厚さをより均一にすることができる。したがって、この巻回素子を非水電解質二次電池に用いることで、非水電解質二次電池の膨張を抑制することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜１．巻回素子の構成＞
次に、図１及び図２に基づいて、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１の構成について説明する。リチウムイオン二次電池１は、扁平状の巻回素子１ａと、非水電解質溶液と、外装材とを備える。なお、本発明はリチウムイオン二次電池以外の非水電解質二次電池にも適用可能であることはもちろんである。
次に、図１及び図２に基づいて、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１の構成について説明する。リチウムイオン二次電池１は、扁平状の巻回素子１ａと、非水電解質溶液と、外装材とを備える。なお、本発明はリチウムイオン二次電池以外の非水電解質二次電池にも適用可能であることはもちろんである。
巻回素子１ａは、帯状負極２０、帯状セパレータ３０、帯状正極１０、及び帯状セパレータ３０がこの順で積層された電極積層体を長手方向に巻回し、図１中上下方向にプレスしたものである。
（帯状正極の構成）
図１及び図２（ａ）に示すように、帯状正極１０（以下、単に「正極１０」とも称する）は、正極集電体１１と、正極集電体１１の両面に形成された正極活物質層１２と、正極活物質層１２内に形成された切り欠き部１２ａ、１２ｂと、正極集電タブ１３とを備える。
図１及び図２（ａ）に示すように、帯状正極１０（以下、単に「正極１０」とも称する）は、正極集電体１１と、正極集電体１１の両面に形成された正極活物質層１２と、正極活物質層１２内に形成された切り欠き部１２ａ、１２ｂと、正極集電タブ１３とを備える。
正極集電体１１は、導電体であればどのようなものでも良く、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、及びニッケルメッキ鋼等で構成される。正極集電体１１には、正極集電タブ１３が接続される。
正極活物質層１２は、少なくとも正極活物質を含み、導電剤と、結着剤とをさらに含んでいてもよい。正極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能な物質であれば特に限定されず、例えば、コバルト酸リチウム（ＬＣＯ）、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム（以下、「ＮＣＡ」と称する場合もある。）、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（以下、「ＮＣＭ」と称する場合もある。）、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、硫化ニッケル、硫化銅、硫黄、酸化鉄、酸化バナジウム等が挙げられる。これらの正極活物質は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
正極活物質は、上記に挙げた正極活物質の例のうち、特に、層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物のリチウム塩であることが好ましい。このような層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物のリチウム塩としては、例えば、Ｌｉ１−ｘ−ｙ−ｚＮｉｘＣｏｙＡｌｚＯ２（ＮＣＡ）またはＬｉ１−ｘ−ｙ−ｚＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２（ＮＣＭ）（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、かつｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表される３元系の遷移金属酸化物のリチウム塩が挙げられる。
導電剤は、例えばケッチェンブラック（Ｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ）、アセチレンブラック（ａｃｅｔｙｌｅｎｅ ｂｌａｃｋ）等のカーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛等であるが、正極の導電性を高めるためのものであれば特に制限されない。
結着剤は、正極活物質同士を結合すると共に、正極活物質と正極集電体とを結合する。結着剤の種類は特に限定されず、従来のリチウムイオン二次電池の正極活物質層に使用された結着剤であればどのようなものであっても使用できる。例えばポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル（ｐａｒ ｆｌｕｏｒｏｖｉｎｙｌ ｅｔｈｅｒ）共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、エチレンプロピレンジエン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅ）三元共重合体、スチレンブタジエンゴム（Ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、フッ素ゴム（ｆｌｕｏｒｏｒｕｂｂｅｒ）、ポリ酢酸ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ニトロセルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎｉｔｒａｔｅ）等であるが、正極活物質及び導電剤を正極集電体上に結着させることができるものであれば、特に制限されない。
正極活物質層１２の片面厚さ（正極集電体１１の表裏両面に形成された各正極活物質層１２のうち、一方の層の厚さ）は、集電タブ１３の厚さ以上であることが好ましく、集電タブ１３の厚さと略同一であることがさらに好ましい。
切り欠き部１２ａ、１２ｂは、正極活物質層１２内に設けられる。切り欠き部１２ａは、巻回素子１ａ中で正極集電タブ１３に対向する位置に設けられる。すなわち、正極集電タブ１３の幅方向の中心を通り、かつ正極集電タブ１３の厚さ方向に伸びる直線を引いた場合、この直線は、切り欠き部１２ａ内を通る。好ましくは、この直線は、切り欠き部１２ａの幅方向の中心を通る。
切り欠き部１２ａの深さは、正極集電タブ１３の厚さに一致することが好ましい。さらに、切り欠き部１２ａの幅は、正極集電タブ１３の幅以上であることが好ましい。これらの条件が満たされる場合に、正極集電タブ１３の厚さを全て切り欠き部１２ａによって吸収（相殺）できる。これにより、巻回素子１ａのうち、正極集電タブ１３が設けられる部分と、その周辺の部分との厚さをより均一にすることができる。
さらに、切り欠き部１２ａの幅は、正極集電タブ１３の幅より大きいことが特に好ましい。この場合、巻回素子１ａ内で正極集電タブ１３と切り欠き部１２ａとの間で位置ずれが生じた場合でも、切り欠き部１２ａは、このような位置ずれをも吸収することができる。すなわち、切り欠き部１２ａは、巻回素子１ａ内で正極集電タブ１３と切り欠き部１２ａとの間で位置ずれが生じた場合でも、正極集電タブ１３の厚さを吸収することができる。
なお、切り欠き部１２ａの深さは、正極集電タブ１３の厚さより小さくてもよい。この場合、正極集電タブ１３の厚さと切り欠き部１２ａの深さの差が、正極集電タブ１３の厚さより小さいことが好ましい。この場合、正極集電タブ１３の厚さのうち、切り欠き部１２ａの深さ分だけが切り欠き部１２ａによって吸収（相殺）される。また、切り欠き部１２ａの幅は、正極集電タブ１３の幅より小さくてもよい。この場合、正極集電タブ１３のうち、切り欠き部１２ａに対向する部分の厚さだけが切り欠き部１２ａによって吸収（相殺）される。
切り欠き部１２ｂは、巻回素子１ａ中で負極集電タブ２３に対向する位置に設けられる。すなわち、負極集電タブ２３の幅方向の中心を通り、かつ負極集電タブ２３の厚さ方向に伸びる直線を引いた場合、この直線は、切り欠き部１２ｂ内を通る。好ましくは、この直線は、切り欠き部１２ｂの幅方向の中心を通る。
切り欠き部１２ｂの深さは、負極集電タブ２３の厚さに一致することが好ましい。さらに、切り欠き部１２ａの幅は、負極集電タブ２３の幅以上であることが好ましい。これらの条件が満たされる場合に、負極集電タブ２３の厚さを全て切り欠き部１２ｂによって吸収（相殺）できる。さらに、巻回素子１ａのうち、負極集電タブ２３が設けられる部分と、その周辺の部分との厚さをより均一にすることができる。
さらに、切り欠き部１２ｂの幅は、負極集電タブ２３の幅より大きいことが特に好ましい。この場合、巻回素子１ａ内で負極集電タブ２３と切り欠き部１２ｂとの間で位置ずれが生じた場合でも、切り欠き部１２ｂは、このような位置ずれをも吸収することができる。すなわち、切り欠き部１２ｂは、巻回素子１ａ内で負極集電タブ２３と切り欠き部１２ｂとの間で位置ずれが生じた場合でも、負極集電タブ２３の厚さを吸収することができる。
なお、切り欠き部１２ｂの深さは、負極集電タブ２３の厚さより小さくてもよい。この場合、負極集電タブ２３の厚さと切り欠き部１２ｂの深さの差が、負極集電タブ２３の厚さより小さいことが好ましい。この場合、負極集電タブ２３の厚さのうち、切り欠き部１２ｂの深さ分だけが切り欠き部１２ｂによって吸収（相殺）される。また、切り欠き部１２ｂの幅は、負極集電タブ２３の幅より小さくてもよい。この場合、負極集電タブ２３のうち、切り欠き部１２ｂに対向する部分の厚さだけが切り欠き部１２ｂによって吸収（相殺）される。
また、図２（ａ）では、切り欠き部１２ａ、１２ｂ及び正極集電タブ１３を正極集電体１１の同じ面に設けたが、これらを互いに異なる面に設けても良いことはもちろんである。また、切り欠き部１２ａ、１２ｂは、負極２０に設けても良いことはもちろんである。また、図１では、切り欠き部１２ａ、１２ｂは、巻回素子１ａの最内周部分に形成されている。すなわち、切り欠き部１２ａ、１２ｂは、正極集電タブ１３、負極集電タブ２３に近接する位置に設けられる。しかしながら、切り欠き部１２ａ、１２ｂの設置位置はこの位置に限られない。すなわち、切り欠き部１２ａ、１２ｂは、正極集電タブ１３、負極集電タブ２３に対向する位置（すなわち、これらの集電タブの幅方向の中心を通り、かつ巻回素子１ａの厚さ方向に平行な直線が交差する位置）に設けられれば良い。また、切り欠き部１２ａ、１２ｂは、図１に示すように、開口面が正極集電タブ１３、負極集電タブ２３に対向することが好ましい。
正極集電タブ１３は、例えば正極集電体１１と同様の材料で構成される。正極集電タブ１３は、正極１０の長さ方向の先端に溶接される。具体的には、正極１０の長さ方向の先端には、正極活物質層１２が形成されていない未塗布部が形成される。この未塗布部に正極集電タブ１３が設けられる。また、正極集電タブ１３は、巻回素子１ａの最内周部分に配置される。
正極１０は、例えば、以下の方法により作製される。すなわち、正極活物質層１２の材料を有機溶剤または水に分散させることで正極合剤スラリーを形成し、この正極合剤スラリーを正極集電体１１上に塗工する。これにより、塗工層が形成される。ここで、正極合剤スラリーは、正極集電体１１の長さ方向の先端には塗布しない。すなわち、正極集電体１１の長さ方向の先端に未塗布部を形成する。また、正極合剤スラリーは、切り欠き部１２ａ、１２ｂには塗工しない。なお、切り欠き部１２ａ、１２ｂにも正極合剤スラリーを塗工しても良いが、他の部分よりも塗工層が薄くなる。ついで、塗工層を乾燥する。ついで、乾燥した塗工層を正極集電体１１とともに圧延する。その後、正極集電体１１の未塗布部に正極集電タブ１３を溶接する。これにより、正極１０が作製される。
（負極及び負極集電タブの構成）
図１及び図２（ｂ）に示すように、帯状負極２０（以下、単に「負極２０」とも称する）は、負極集電体２１と、負極集電体２１の両面に形成された負極活物質層２２と、負極集電タブ２３とを含む。
図１及び図２（ｂ）に示すように、帯状負極２０（以下、単に「負極２０」とも称する）は、負極集電体２１と、負極集電体２１の両面に形成された負極活物質層２２と、負極集電タブ２３とを含む。
負極集電体２１は、導電体であればどのようなものでも良く、例えば、銅、ステンレス鋼、及びニッケルメッキ鋼等で構成される。
負極活物質層２２は、リチウムイオン二次電池１の負極活物質層として使用されるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、負極活物質層２２は、負極活物質を含み、結着剤をさらに含んでいてもよい。負極活物質は、例えば、黒鉛活物質（人造黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛と天然黒鉛との混合物、人造黒鉛を被覆した天然黒鉛等）、ケイ素（Ｓｉ）もしくはスズ（Ｓｎ）もしくはそれらの酸化物の微粒子と黒鉛活物質との混合物、ケイ素もしくはスズの微粒子、ケイ素もしくはスズを基本材料とした合金、およびＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等の酸化チタン（ＴｉＯｘ）系化合物等を使用することができる。なお、ケイ素の酸化物は、ＳｉＯｘ（０≦ｘ≦２）で表される。また、負極活物質としては、これらの他に、例えば金属リチウム等を使用することができる。ここで、負極活物質層２２の厚さは特に制限されず、リチウムイオン二次電池の負極活物質層が有する厚さであればよい。また、負極活物質層２２として金属リチウムを用いる場合、負極集電体２１に金属リチウム箔を重ねれば良い。
負極集電タブ２３は、例えば負極集電体２１と同様の材料で構成される。負極集電タブ２３は、負極２０の長さ方向の先端に溶接される。具体的には、負極２０の長さ方向の先端には、負極活物質層２２が形成されていない未塗布部が形成される。この未塗布部に負極集電タブ２３が設けられる。また、負極集電タブ２３は、巻回素子１ａの最内周部分に配置される。
負極２０は、例えば、以下の方法により作製される。まず、負極活物質および結着剤を所望の割合で混合したものを、有機溶媒（例えばＮ−メチル−２−ピロリドン）に分散させることで負極合剤スラリーを形成する。次に、負極合剤スラリーを負極集電体２１上に形成（例えば塗工）することで、塗工層を形成する。ここで、正極合剤スラリーは、負極集電体２１の長さ方向の先端には塗布しない。すなわち、負極集電体２１の長さ方向の先端に未塗布部を形成する。ついで、塗工層を乾燥する。ついで、乾燥した塗工層を負極集電体２１とともに圧延する。その後、負極集電体２１の未塗布部に負極集電タブ２３を溶接する。これにより、負極２０が作製される。
（セパレータの構成）
セパレータ３０は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池のセパレータとして使用されるものであれば、どのようなものであってもよい。セパレータ３０としては、優れた高率放電性能を示す多孔質膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。セパレータ３０を構成する樹脂としては、例えばポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ），ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）等に代表されるポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ），ポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等に代表されるポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）系樹脂、ＰＶＤＦ、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル（ｐａｒ ｆｌｕｏｒｏｖｉｎｙｌ ｅｔｈｅｒ）共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン（ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン（ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｏｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）−ヘキサフルオロプロピレン（ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）−テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体等を挙げることができる。
セパレータ３０は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池のセパレータとして使用されるものであれば、どのようなものであってもよい。セパレータ３０としては、優れた高率放電性能を示す多孔質膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。セパレータ３０を構成する樹脂としては、例えばポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ），ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）等に代表されるポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ），ポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等に代表されるポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）系樹脂、ＰＶＤＦ、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル（ｐａｒ ｆｌｕｏｒｏｖｉｎｙｌ ｅｔｈｅｒ）共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン（ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン（ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｏｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）−ヘキサフルオロプロピレン（ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）−テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）共重合体等を挙げることができる。
また、セパレータ３０の両面には、接着層が形成されることが好ましい。接着層は、各電極とセパレータ３０との接着力を向上させるものであり、多孔質体となっている。接着層は、非水電解質二次電池に使用されるものであれば特に制限されない。接着層を構成する好ましい樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系のフッ素樹脂が挙げられる。このようなフッ素樹脂としては、例えば、ＰＶＤＦの他、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と他の単量体（ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）等）との共重合体等が挙げられる。
フッ素系樹脂を含む接着層は、例えば以下の第１の方法または第２の方法によりセパレータ３０の表面に形成される。
第１の方法では、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、ジメチルアセトアミド、アセトン（ａｃｅｔｏｎｅ）等の有機溶剤中にフッ素樹脂を溶解させることでスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）を作製する。そして、このスラリーをセパレータ３０に塗工後、水、メタノール、トリプロピレングリコール等の貧溶媒を用いてフッ素樹脂を相分離させることでフッ素樹脂を多孔質化させた接着層を形成する。第２の方法では、フッ素樹脂をジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等を溶媒とする加熱電解液中に溶解させることで加熱スラリーを作製する。そして、この加熱スラリーをセパレータ３０に塗工することで塗工層を形成する。そして、塗工層を冷却することで、フッ素樹脂をゲル（電解液で膨潤した多孔質膜）に転移させる。すなわち、接着層を作製する。
このような接着層をセパレータ３０の表面に形成する趣旨は以下のとおりである。すなわち、外装材がラミネートとなる場合、充放電に伴って正極１０、負極２０の膨張収縮がおこりやすい。そして、このような膨張収縮の結果、リチウムイオン二次電池１内部の応力が集中する部分（集電タブ及びその周辺部分）が生じ、そこを起点としてリチウムイオン二次電池１の座屈、ゆがみが生じる場合がある。さらに、座屈、ゆがみが生じることにより、正極１０、負極２０間の極間距離が不均一となり、リチウムイオンのスムーズな移動が妨げられる。この結果、充放電サイクルに伴う容量劣化や電池厚みの増加が顕著になってしまう。
本実施形態では、このような座屈、歪みを切り欠き部１２ａ、１２ｂによって低減するが、上記接着層をセパレータ３０に設けることで、座屈、歪みがさらに低減される。すなわち、接着層をセパレータ３０の表面に形成することで、セパレータ３０と各電極との接着力が向上するので、電池の内部応力によるゆがみ、正負極間の極間距離が不均一になることを抑制することが期待できる。このような接着層をセパレータ３０に設けた場合、電極積層体のプレスは、例えばヒートプレスによって行われることが好ましい。これによって、接着層による接着力が発現しやすくなる。ヒートプレスの条件は特に制限されないが、例えば、温度は２５〜１５０℃、圧力は１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましい。加熱を伴わない場合であっても、プレスの圧力は１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましい。
なお、接着層には、リチウムイオン二次電池１の耐熱性等を向上するために、耐熱性フィラーを添加してもよい。耐熱性フィラーは、例えばセラミック粒子であり、より具体的には、金属酸化物粒子である。金属酸化物粒子としては、例えばアルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、マグネシア、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の微粒子が挙げられる。
（非水電解質溶液の構成）
非水電解質溶液は、電解質を有機溶媒に溶解させた溶液である。電解質は特に限定されず、例えば、本実施形態では、リチウム塩を使用することができる。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６，ＬｉＰＦ６−ｘ（ＣｎＦ２ｎ＋１）ｘ（但し、１＜ｘ＜６，ｎ＝１ｏｒ２），ＬｉＳＣＮ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，Ｌｉ２ＳＯ４，Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０，ＮａＣｌＯ４，ＮａＩ，ＮａＳＣＮ，ＮａＢｒ，ＫＣｌＯ４，ＫＳＣＮ等のリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）の１種を含む無機イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２），ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３，ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３，（ＣＨ３）４ＮＢＦ４，（ＣＨ３）４ＮＢｒ，（Ｃ２Ｈ５）４ＮＣｌＯ４，（Ｃ２Ｈ５）４ＮＩ，（Ｃ３Ｈ７）４ＮＢｒ，（ｎ−Ｃ４Ｈ９）４ＮＣｌＯ４，（ｎ−Ｃ４Ｈ９）４ＮＩ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ−ｍａｌｅａｔｅ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ−ｂｅｎｚｏａｔｅ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ−ｐｈｔａｌａｔｅ、ステアリルスルホン酸リチウム（ｓｔｅａｒｙｌ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｌｉｔｈｉｕｍ）、オクチルスルホン酸リチウム（ｏｃｔｙｌ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム（ｄｏｄｅｃｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ）等の有機イオン塩等が挙げられ、これらのイオン性化合物を単独、あるいは２種類以上混合して用いることが可能である。なお、電解質塩の濃度は、従来のリチウム二次電池で使用される非水電解液と同様でよく、特に制限はない。本実施形態では、適当なリチウム化合物（電解質塩）を０．８〜１．５ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度で含有させた非水電解液を使用することができる。
非水電解質溶液は、電解質を有機溶媒に溶解させた溶液である。電解質は特に限定されず、例えば、本実施形態では、リチウム塩を使用することができる。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６，ＬｉＰＦ６−ｘ（ＣｎＦ２ｎ＋１）ｘ（但し、１＜ｘ＜６，ｎ＝１ｏｒ２），ＬｉＳＣＮ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，Ｌｉ２ＳＯ４，Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０，ＮａＣｌＯ４，ＮａＩ，ＮａＳＣＮ，ＮａＢｒ，ＫＣｌＯ４，ＫＳＣＮ等のリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）の１種を含む無機イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２），ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３，ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３，（ＣＨ３）４ＮＢＦ４，（ＣＨ３）４ＮＢｒ，（Ｃ２Ｈ５）４ＮＣｌＯ４，（Ｃ２Ｈ５）４ＮＩ，（Ｃ３Ｈ７）４ＮＢｒ，（ｎ−Ｃ４Ｈ９）４ＮＣｌＯ４，（ｎ−Ｃ４Ｈ９）４ＮＩ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ−ｍａｌｅａｔｅ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ−ｂｅｎｚｏａｔｅ，（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ−ｐｈｔａｌａｔｅ、ステアリルスルホン酸リチウム（ｓｔｅａｒｙｌ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｌｉｔｈｉｕｍ）、オクチルスルホン酸リチウム（ｏｃｔｙｌ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム（ｄｏｄｅｃｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ）等の有機イオン塩等が挙げられ、これらのイオン性化合物を単独、あるいは２種類以上混合して用いることが可能である。なお、電解質塩の濃度は、従来のリチウム二次電池で使用される非水電解液と同様でよく、特に制限はない。本実施形態では、適当なリチウム化合物（電解質塩）を０．８〜１．５ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度で含有させた非水電解液を使用することができる。
また、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ブチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、クロロエチレンカーボネート（ｃｈｌｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ビニレンカーボネート（ｖｉｎｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）等の環状炭酸エステル（ｅｓｔｅｒ）類；γ−ブチロラクトン（ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、γ−バレロラクトン（ｖａｌｅｒｏｌａｃｔｏｎｅ）等の環状エステル類；ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）等の鎖状カーボネート類；ギ酸メチル（ｍｅｔｈｙｌ ｆｏｒｍａｔｅ）、酢酸メチル（ｍｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、酪酸メチル（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ）、酢酸エチル（ｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、プロピオン酸エチル（ｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）等の鎖状エステル類；テトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）またはその誘導体；１，３−ジオキサン（ｄｉｏｘａｎｅ）、１，４−ジオキサン（ｄｉｏｘａｎｅ）、１，２−ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、１，４−ジブトキシエタン（ｄｉｂｕｔｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、メチルジグライム（ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｇｌｙｍｅ）等のエーテル（ｅｔｈｅｒ）類；アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ベンゾニトリル（ｂｅｎｚｏｎｉｔｒｉｌｅ）等のニトリル（ｎｉｔｒｉｌｅ）類；ジオキソラン（Ｄｉｏｘｏｌａｎｅ）またはその誘導体；エチレンスルフィド（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｉｄｅ）、スルホラン（ｓｕｌｆｏｌａｎｅ）、スルトン（ｓｕｌｔｏｎｅ）またはその誘導体等の単独またはそれら２種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。非水電解質溶液は、セパレータ３０に含浸される。なお、上記の各電極には、公知の導電助剤、添加剤等を適宜加えてもよい。
（外装材の構成）
外装材の構成は特に制限されず、非水電解質二次電池に適用可能なものであれば本実施形態でも好適に使用可能である。例えば、外装材は、アルミラミネート等のラミネートであってもよい。外装材がラミネートとなる場合、外装材は巻回素子１ａの形状変化を抑制しにくい。したがって、本実施形態による効果が特に顕著に現れる。
外装材の構成は特に制限されず、非水電解質二次電池に適用可能なものであれば本実施形態でも好適に使用可能である。例えば、外装材は、アルミラミネート等のラミネートであってもよい。外装材がラミネートとなる場合、外装材は巻回素子１ａの形状変化を抑制しにくい。したがって、本実施形態による効果が特に顕著に現れる。
＜３．非水電解質リチウムイオン二次電池の製造方法＞
次に、非水電解質リチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。
（帯状正極の作製及び集電タブの取り付け）
正極１０は、例えば、以下の方法により作製される。すなわち、正極活物質層１２の材料を有機溶剤または水に分散させることで正極合剤スラリーを形成し、この正極合剤スラリーを正極集電体１１上に塗工する。これにより、塗工層が形成される。ここで、正極合剤スラリーは、正極集電体１１の長さ方向の先端には塗布しない。すなわち、正極集電体１１の長さ方向の先端に未塗布部を形成する。また、正極合剤スラリーは、切り欠き部１２ａ、１２ｂには塗工しない。なお、切り欠き部１２ａ、１２ｂにも正極合剤スラリーを塗工しても良いが、他の部分よりも塗工層が薄くなる。ついで、塗工層を乾燥する。ついで、乾燥した塗工層を正極集電体１１とともに圧延する。その後、正極集電体１１の未塗布部に正極集電タブ１３を溶接する。これにより、正極１０が作製される。
次に、非水電解質リチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。
（帯状正極の作製及び集電タブの取り付け）
正極１０は、例えば、以下の方法により作製される。すなわち、正極活物質層１２の材料を有機溶剤または水に分散させることで正極合剤スラリーを形成し、この正極合剤スラリーを正極集電体１１上に塗工する。これにより、塗工層が形成される。ここで、正極合剤スラリーは、正極集電体１１の長さ方向の先端には塗布しない。すなわち、正極集電体１１の長さ方向の先端に未塗布部を形成する。また、正極合剤スラリーは、切り欠き部１２ａ、１２ｂには塗工しない。なお、切り欠き部１２ａ、１２ｂにも正極合剤スラリーを塗工しても良いが、他の部分よりも塗工層が薄くなる。ついで、塗工層を乾燥する。ついで、乾燥した塗工層を正極集電体１１とともに圧延する。その後、正極集電体１１の未塗布部に正極集電タブ１３を溶接する。これにより、正極１０が作製される。
（帯状負極の作製及び集電タブの取り付け）
負極２０は、例えば、以下の方法により作製される。まず、負極活物質および結着剤を所望の割合で混合したものを、有機溶媒（例えばＮ−メチル−２−ピロリドン）に分散させることで負極合剤スラリーを形成する。次に、負極合剤スラリーを負極集電体２１上に形成（例えば塗工）することで、塗工層を形成する。ここで、正極合剤スラリーは、負極集電体２１の長さ方向の先端には塗布しない。すなわち、負極集電体２１の長さ方向の先端に未塗布部を形成する。ついで、塗工層を乾燥する。ついで、乾燥した塗工層を負極集電体２１とともに圧延する。その後、負極集電体２１の未塗布部に負極集電タブ２３を溶接する。これにより、負極２０が作製される。
（巻回素子及び電池の製造方法）
ついで、負極２０、セパレータ３０、正極１０、及びセパレータ３０をこの順で積層することで電極積層体を作製する。ついで、電極積層体を巻き芯に巻きつけることで、円筒状の巻回素子を作製する。ついで、円筒状の巻回素子をプレスする（接着層が存在する場合にはヒートプレスを行うことが好ましい）。ヒートプレスの条件は特に制限されないが、例えば、温度は２５〜１５０℃、圧力は１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましい。加熱を伴わない場合であっても、プレスの圧力は１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましい。
ついで、負極２０、セパレータ３０、正極１０、及びセパレータ３０をこの順で積層することで電極積層体を作製する。ついで、電極積層体を巻き芯に巻きつけることで、円筒状の巻回素子を作製する。ついで、円筒状の巻回素子をプレスする（接着層が存在する場合にはヒートプレスを行うことが好ましい）。ヒートプレスの条件は特に制限されないが、例えば、温度は２５〜１５０℃、圧力は１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましい。加熱を伴わない場合であっても、プレスの圧力は１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２であることが好ましい。
これにより、扁平状の巻回素子１ａを作製する。なお、正極集電タブ１３、負極集電タブ２３に対向する位置には切り欠き部１２ａ、１２ｂが配置されている。したがって、これらの切り欠き部１２ａ、１２ｂによって正極集電タブ１３、負極集電タブ２３の厚さが吸収（相殺）される。したがって、巻回素子１ａのうち、正極集電タブ１３、負極集電タブ２３が形成された部分と、他の部分との厚さの差を低減することができる。すなわち、巻回素子１ａの厚さをより均一にすることができる。この結果、リチウムイオン二次電池１内のひずみ、座屈を抑制することができ、ひいては、リチウムイオン二次電池１の膨張を抑えることができる。この結果、リチウムイオン二次電池１のサイクル特性の改善が期待できる。
ついで、巻回素子１ａを非水電解液とともに外装体（例えばラミネートフィルム）に挿入し、外装体を封止することで、リチウムイオン二次電池１を作製する。なお、外装体を封止する際には、正極集電タブ１３、負極集電タブ２３を外装体の外部に突出させる。
＜４．変形例＞
図３に本実施形態の変形例を示す。この変形例では、正極集電タブ１３が切り欠き部１２ａ内に設けられる。この変形例でも上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、図３では未塗布部が形成されているが、この変形例では、未塗布部はなくてもよい。また、本変形例では、切り欠き部１２ａ内に正極集電タブ１３が形成されるので、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２が存在する場合、正極集電タブ１３を切り欠き部１２ａ内に溶接できない場合がある。その一方、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２を形成しないと、この部分が新たな切り欠き部となる。このため、切り欠き部の総深さが正極集電タブ１３の厚さを超える場合がある。この場合、巻回素子１ａの厚さが不均一になってしまう。そこで、本変形例では、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２の代わりにスペーサを配置してもよい。スペーサの幅は切り欠き部１２ａの幅と略同一であることが好ましい。スペーサの厚さは、裏面側の正極活物質層１２の厚さと異なっていても良いが、裏面側の正極活物質層１２の厚さと略同一であることが好ましい。スペーサは、例えば正極集電タブ１３と同じ材料で構成されればよい。
図３に本実施形態の変形例を示す。この変形例では、正極集電タブ１３が切り欠き部１２ａ内に設けられる。この変形例でも上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、図３では未塗布部が形成されているが、この変形例では、未塗布部はなくてもよい。また、本変形例では、切り欠き部１２ａ内に正極集電タブ１３が形成されるので、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２が存在する場合、正極集電タブ１３を切り欠き部１２ａ内に溶接できない場合がある。その一方、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２を形成しないと、この部分が新たな切り欠き部となる。このため、切り欠き部の総深さが正極集電タブ１３の厚さを超える場合がある。この場合、巻回素子１ａの厚さが不均一になってしまう。そこで、本変形例では、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２の代わりにスペーサを配置してもよい。スペーサの幅は切り欠き部１２ａの幅と略同一であることが好ましい。スペーサの厚さは、裏面側の正極活物質層１２の厚さと異なっていても良いが、裏面側の正極活物質層１２の厚さと略同一であることが好ましい。スペーサは、例えば正極集電タブ１３と同じ材料で構成されればよい。
（実施例１）
（正極の作製）
コバルト酸リチウム、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を固形分の質量比９６：２：２で乾式混合することで正極合剤を作成し、この正極合剤をＮ−メチルピロリドン中に溶解分散させることで正極合剤スラリーを作製した。ついで、厚さ１２μｍのアルミ箔集電体を正極集電体１１として用意し、正極集電体１１のうち、切り欠き部１２ａ、１２ｂとなる部分を特定した。そして、正極合剤スラリーを正極集電体１１の両面に塗工することで、塗工層を作製した。ここで、切り欠き部１２ａ、１２ｂには正極合剤スラリーを塗工しなかった。また、正極集電体１１の長さ方向の先端にも正極合剤スラリーを塗工しなかった。
（正極の作製）
コバルト酸リチウム、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を固形分の質量比９６：２：２で乾式混合することで正極合剤を作成し、この正極合剤をＮ−メチルピロリドン中に溶解分散させることで正極合剤スラリーを作製した。ついで、厚さ１２μｍのアルミ箔集電体を正極集電体１１として用意し、正極集電体１１のうち、切り欠き部１２ａ、１２ｂとなる部分を特定した。そして、正極合剤スラリーを正極集電体１１の両面に塗工することで、塗工層を作製した。ここで、切り欠き部１２ａ、１２ｂには正極合剤スラリーを塗工しなかった。また、正極集電体１１の長さ方向の先端にも正極合剤スラリーを塗工しなかった。
ついで、塗工層を乾燥し、乾燥した塗工層を正極集電体１１とともに圧延した。ついで、正極集電体１１の未塗布部に正極集電タブ１３を超音波溶接した。正極集電タブ１３は、幅３ｍｍ、厚さ６０μｍのＡｌ板とした。以上の工程により正極１０を作製した。なお、正極活物質層１２の面密度及び充填密度は、正極集電体１１の両面に正極活物質層１２が形成されている部分で４５ｍｇ／ｃｍ２、及び３．９５ｇ／ｃｃであった。また、正極活物質層１２の厚さは、正極集電体１１の片面あたり５７μｍであった。切り欠き部１２a、１２ｂの幅は５ｍｍ、深さは５７μｍであった。
（負極の作製）
炭素材（人造黒鉛）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）、及びＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）を９８：１：１の質量比で混合することで負極合剤を作製した。ついで、負極合剤を溶媒である水に分散させることで、負極合剤スラリーを得た。ついで、この負極合剤スラリーを、負極集電体２１としての厚み６μｍの銅箔の両面に塗工することで、塗工層を作製した。ここで、負極集電体２１の長さ方向の先端には負極合剤スラリーを塗工しなかった。ついで、塗工層を乾燥し、乾燥した塗工層を負極集電体２１とともに圧延した。
炭素材（人造黒鉛）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）、及びＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）を９８：１：１の質量比で混合することで負極合剤を作製した。ついで、負極合剤を溶媒である水に分散させることで、負極合剤スラリーを得た。ついで、この負極合剤スラリーを、負極集電体２１としての厚み６μｍの銅箔の両面に塗工することで、塗工層を作製した。ここで、負極集電体２１の長さ方向の先端には負極合剤スラリーを塗工しなかった。ついで、塗工層を乾燥し、乾燥した塗工層を負極集電体２１とともに圧延した。
ついで、負極集電体２１の未塗布部に負極集電タブ２３を超音波溶接した。負極集電タブ２３は、幅３ｍｍ、厚さ７０μｍのＮｉ板とした。以上の工程により負極２０を作製した。負極集電体２１上の負極活物質層２２の面密度及び充填密度は、負極集電体２１の両面に負極活物質層２２が形成されている部分で２３ｍｇ／ｃｍ２、１．６５ｇ／ｃｃであった。
（セパレータの作製）
ポリフッ化ビニリデン(ＫＦ９３００；クレハ製)をＮ−メチル−２−ピロリドンに対して５質量％となるように加え、撹拌して完全に溶解させた。次にディップコータを用いて厚さ９マイクロメートルのポリエチレン製微多孔膜上の両面に塗布し、水浴で凝固させた後、乾燥させることで両面にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる層を備えるセパレータ３０を得た。乾燥後のセパレータ３０の膜厚は１２μｍであった。
ポリフッ化ビニリデン(ＫＦ９３００；クレハ製)をＮ−メチル−２−ピロリドンに対して５質量％となるように加え、撹拌して完全に溶解させた。次にディップコータを用いて厚さ９マイクロメートルのポリエチレン製微多孔膜上の両面に塗布し、水浴で凝固させた後、乾燥させることで両面にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる層を備えるセパレータ３０を得た。乾燥後のセパレータ３０の膜厚は１２μｍであった。
（二次電池の製造）
以上のようにして作製した正極１０、負極２０及びセパレータ３０を、負極２０、セパレータ３０、正極１０、及びセパレータ３０の順で積層することで、電極積層体を作製した。ついで、電極積層体を直径３ｃｍの巻き芯に巻きつけた。巻回方向は電極積層体の長さ方向とした。これにより、円筒状の巻回素子を作製した。巻回素子の端部をテープにて固定した後、巻き芯を取り除いた。ついで、巻回素子を厚さ３ｃｍの２枚の金属プレートの間に挟むことで、巻回素子を押しつぶした。これにより、巻回素子１ａを得た。巻回素子１ａを目視で観察したところ、切り欠き部１２ａ、１２ｂは正極集電タブ１３、負極集電タブ２３に対向する位置に配置されていた。
以上のようにして作製した正極１０、負極２０及びセパレータ３０を、負極２０、セパレータ３０、正極１０、及びセパレータ３０の順で積層することで、電極積層体を作製した。ついで、電極積層体を直径３ｃｍの巻き芯に巻きつけた。巻回方向は電極積層体の長さ方向とした。これにより、円筒状の巻回素子を作製した。巻回素子の端部をテープにて固定した後、巻き芯を取り除いた。ついで、巻回素子を厚さ３ｃｍの２枚の金属プレートの間に挟むことで、巻回素子を押しつぶした。これにより、巻回素子１ａを得た。巻回素子１ａを目視で観察したところ、切り欠き部１２ａ、１２ｂは正極集電タブ１３、負極集電タブ２３に対向する位置に配置されていた。
ついで、巻回素子１ａをポリプロピレン／アルミ／ナイロンの３層からなる厚み１２０μｍのラミネートフィルムからなる外装材に挿入し、正極集電タブ１３、負極集電タブ２３を熱融着により外装材に取り出した。ついで、巻回素子１ａを収容した外装部材内に、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとをエチレンカーボネート：ジエチルカーボネート＝３：７の質量比で混合した溶媒に１．２ｍｏｌ／ｌの割合で六フッ化リン酸リチウムを溶解させた電解液を注入し、減圧下で外装材の残りの１辺を熱融着して減圧封止した。これを金属板間で８０℃３分間加熱することで、実施例に係るリチウムイオン二次電池１を得た。
(特性評価)
以上のようにして作製した非水二次電池を用いて充放電サイクル試験を行った。１サイクル目のみ０．２Ｃで定電流定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ）、４．３５Ｖで０．０５Ｃカットオフで充電し、放電は定電流放電（ＣＣ）、０．５Ｃで３．５Ｖカットオフとした。２サイクル目以降は、充電、放電ともに０．７Ｃとして同様な方法で充放電試験を行った。一方、サイクル試験中のリチウムイオン二次電池１の厚さを、リチウムイオン二次電池１に平板金属板を３０ｇ／ｃｍ２の力で押しあてることで測定した。厚さの測定は、１サイクル後、１００サイクル後、２００サイクル後、３００サイクル後、４００サイクル後、５００サイクル後に行った。評価結果を表１にまとめて示す。
以上のようにして作製した非水二次電池を用いて充放電サイクル試験を行った。１サイクル目のみ０．２Ｃで定電流定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ）、４．３５Ｖで０．０５Ｃカットオフで充電し、放電は定電流放電（ＣＣ）、０．５Ｃで３．５Ｖカットオフとした。２サイクル目以降は、充電、放電ともに０．７Ｃとして同様な方法で充放電試験を行った。一方、サイクル試験中のリチウムイオン二次電池１の厚さを、リチウムイオン二次電池１に平板金属板を３０ｇ／ｃｍ２の力で押しあてることで測定した。厚さの測定は、１サイクル後、１００サイクル後、２００サイクル後、３００サイクル後、４００サイクル後、５００サイクル後に行った。評価結果を表１にまとめて示す。
（実施例２）
切り欠き部１２ａ内に正極集電タブ１３を溶接した他は、実施例１と同様の処理を行った。なお、実施例２では、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２の代わりにスペーサを配置した。スペーサの幅は切り欠き部１２ａの幅と同一とし、厚さは正極集電体１１の片面あたりの厚さと同じとした。スペーサの材質はＡｌとした。評価結果を表１にまとめて示す。
切り欠き部１２ａ内に正極集電タブ１３を溶接した他は、実施例１と同様の処理を行った。なお、実施例２では、切り欠き部１２ａの裏面側に正極活物質層１２の代わりにスペーサを配置した。スペーサの幅は切り欠き部１２ａの幅と同一とし、厚さは正極集電体１１の片面あたりの厚さと同じとした。スペーサの材質はＡｌとした。評価結果を表１にまとめて示す。
（比較例）
切り欠き部１２ａ、１２ｂを設けなかった他は実施例１と同様の処理を行った。評価結果を表１にまとめて示す。
切り欠き部１２ａ、１２ｂを設けなかった他は実施例１と同様の処理を行った。評価結果を表１にまとめて示す。
実施例１、２、及び比較例の厚さの増加量を比較すると、実施例１、２の厚さの増加量は、比較例よりも小さくなった。例えば、３００サイクル時の厚さを比較すると、比較例の３００サイクル時の厚さは、１サイクル時の厚さに対して０．１８２ｍｍ増加していた。これに対し、実施例１の３００サイクル時の厚さは、１サイクル時の厚さに対して０．１４５ｍｍ増加していた。実施例２の３００サイクル時の厚さは、１サイクル時の厚さに対して０．１５０ｍｍ増加していた。このように、実施例１、２は、比較例よりもリチウムイオン二次電池１の膨張を抑制することができた。したがって、実施例１、２では、巻回素子１ａ内の電極の座屈、ゆがみも抑制されていると推定される。
以上により、本実施形態によれば、切り欠き部１２ａ、１２ｂによって正極集電タブ１３、負極集電タブ２３の厚さを吸収することができるので、巻回素子１ａの厚さをより均一にすることができる。この結果、リチウムイオン二次電池１内の電極の座屈、ゆがみを抑制することができ、ひいては、リチウムイオン二次電池１の膨張を抑制することができる。さらに、切り欠き部１２ａ、１２ｂによって正極集電タブ１３、負極集電タブ２３の厚さを吸収することができるので、巻回素子１ａの厚さ（具体的には、正極集電タブ１３、負極集電タブ２３が形成される部分の厚さ）が薄くなる。このため、リチウムイオン二次電池１の体積エネルギー密度が向上することも期待できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１ リチウムイオン二次電池
１ａ 巻回素子
１０ 正極
１１ 正極集電体
１２ 正極活物質層
１２ａ、１２ｂ 切り欠き部
１３ 正極集電タブ
２０ 負極
２１ 負極集電体
２２ 負極活物質層
２３ 負極集電タブ
１ａ 巻回素子
１０ 正極
１１ 正極集電体
１２ 正極活物質層
１２ａ、１２ｂ 切り欠き部
１３ 正極集電タブ
２０ 負極
２１ 負極集電体
２２ 負極活物質層
２３ 負極集電タブ
Claims (7)
- 帯状集電体と、
前記帯状集電体に設けられた集電タブと、
前記帯状集電体に設けられた活物質層と、
前記活物質層内に設けられた切り欠き部と、を備え、
前記切り欠き部は、前記集電タブに対向する位置に形成されることを特徴とする、非水電解質二次電池用巻回素子。 - 前記切り欠き部の幅は、前記集電タブの幅以上であることを特徴とする、請求項１記載の非水電解質二次電池用巻回素子。
- 前記切り欠き部の幅は、前記集電タブの幅より大きいことを特徴とする、請求項２記載の非水電解質二次電池用巻回素子。
- 前記集電タブの厚さと前記切り欠き部の深さの差が、前記集電タブの厚さより小さいことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の非水電解質二次電池用巻回素子。
- 前記集電タブは、正極集電タブと、負極集電タブとで構成され、
前記切り欠き部は、前記正極集電タブに対向する位置と、前記負極集電タブに対向する位置との各々に形成されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の非水電解質二次電池用巻回素子。 - 請求項１〜５の何れか１項に記載の非水電解質二次電池用巻回素子を備えることを特徴とする、非水電解質二次電池。
- 外装材がラミネートであることを特徴とする、請求項６記載の非水電解質二次電池。
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