JP2020077492A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】捲回電極体内における隙間を低減して金属の析出を抑制し得る非水電解液二次電池を提供する。【解決手段】非水電解液二次電池１は、第１セパレータ７１と、負極体６０と、第２セパレータ７２と、正極体５０とが重ね合わされて捲回された捲回電極体２０を備える。捲回電極体２０は、２つのＲ部２２Ａ、２２Ｂと扁平部２４とを有する。正極体５０の捲回始端５０Ａ、負極体６０の捲回始端６０Ａおよび捲回終端６０Ｂは扁平部２４に位置する。捲回軸Ｗに直交する断面において、屈曲端直線Ｊから負極体６０の捲回始端６０Ａまでの、基準方向における距離をＡとし、屈曲端直線Ｊから正極体５０の捲回始端５０Ａまでの、基準方向における距離をＢとし、該断面において屈曲端直線Ｊから負極体６０の捲回終端６０Ｂまでの基準方向における距離をＸとする。ここでＡ、Ｂ、Ｘが以下の関係：Ａ＜Ｂ＜Ｘを満たす。【選択図】図３

Description

本発明は、非水電解液二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、軽量で高いエネルギー密度が得られることから、パソコンや携帯端末等のポータブル電源、あるいはＥＶ（電気自動車）、ＨＶ（ハイブリッド自動車）、ＰＨＶ（プラグインハイブリッド自動車）等の車両駆動用電源として広く用いられている。例えば、特許文献１に記載されている非水電解液二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池は、捲回電極体を備える。該捲回電極体では、正極板と第１セパレータと負極板と第２セパレータとが重ね合わされて捲回されている。

特開２０１７−５９３９５号公報

非水電解液二次電池では、捲回電極体内（例えば、正極板とセパレータの間、または、負極板とセパレータの間）に隙間が存在すると、電流密度にむらが生じる場合がある。電流密度にむらが生じると、局所的に電気抵抗の差が生じ、非水電解液中のイオン（例えばリチウムイオン等）が金属として負極上に析出する可能性がある。金属の析出は、電池性能の低下に繋がる場合がある。従って、金属の析出を抑制することで、電池性能の低下を抑制することが望ましい。

本発明の典型的な目的は、捲回電極体内における隙間を低減して金属の析出を抑制することが可能な非水電解液二次電池を提供することである。

かかる目的を実現すべく、ここに開示される一態様の非水電解液二次電池は、第１セパレータと、負極体と、第２セパレータと、正極体とが重ね合わされて捲回された捲回電極体を備える。上記捲回電極体は、捲回軸に直交する長手方向の両端部であって、該捲回電極体の外表面が曲面からなる２つのＲ部と、該２つのＲ部に挟まれている中央部分である２つの扁平表面を有する扁平部と、を有する。上記正極体の捲回始端、上記負極体の捲回始端、および上記負極体の捲回終端は上記扁平部に位置する。上記捲回軸に直交する断面において、上記第１セパレータおよび上記第２セパレータの捲回始端から１つ目の屈曲点である第１屈曲点と、該捲回始端から２つ目の屈曲点である第２屈曲点のうち、該第２屈曲点を通り、且つ、上記２つの扁平表面に直交する直線である屈曲端直線から、上記負極体の捲回始端までの、該扁平表面が伸びる基準方向における距離を、Ａとする。そして、上記断面において、上記屈曲端直線から上記正極体の捲回始端までの、上記基準方向における距離を、Ｂとする。そして、上記断面において、上記屈曲端直線から上記負極体の捲回終端までの、上記基準方向における距離を、Ｘとする。このとき、Ａ、Ｂ、Ｘが以下の関係：
Ａ＜Ｂ＜Ｘ
を満たすことを特徴とする。

本開示に係る非水電解液二次電池によると、捲回軸に直交する断面において、負極体の捲回始端、正極体の捲回始端、および負極体の捲回終端は、この順に屈曲端直線に近い位置に配置され、上記基準方向において、それぞれの位置がずれる。これにより、捲回電極体における隙間が低減される。捲回電極体における隙間は、例えば、負極体の捲回始端とセパレータの間、正極体の捲回始端とセパレータの間、および負極体の捲回終端とセパレータの間の少なくともいずれかにおける隙間を含む。よって、捲回電極体における電流密度にむらが生じて、局所的に電気抵抗の差が生じる可能性を低減できる。これにより、非水電解液中のイオンが金属として析出することを抑制して、電池性能の低下を抑制することができる。

ここに開示される非水電解液二次電池のより好適な一態様では、上記断面において、上記第１屈曲点と上記第２屈曲点との間の上記扁平部の長さをＬとしたとき、Ａ、Ｂ、Ｘ、Ｌが以下の関係：
０≦Ａ／Ｌ≦０．１５；
０．０２５≦Ｂ／Ｌ≦０．３７５；および
０．０５≦Ｘ／Ｌ
を満たすことを特徴とする。かかる構成によると、金属の析出を更に抑制することができ、電池性能の低下を更に抑制することができる。

ここに開示される非水電解液二次電池の他の好適な一態様では、上記第１セパレータおよび上記第２セパレータの捲回始端は上記扁平部に位置する。上記第１セパレータおよび上記第２セパレータは、上記第１屈曲点において折り返した後、上記第２屈曲点において、上記第１セパレータおよび上記第２セパレータの捲回始端側とは反対側に折り返して、捲回される。上記断面において、上記第１屈曲点と上記第２屈曲点との間の上記扁平部の長さをＬとする。上記断面において、上記屈曲端直線から上記第１セパレータの捲回始端までの上記基準方向における距離を、Ｃとする。上記断面において、上記屈曲端直線から上記第２セパレータの捲回始端までの上記基準方向における距離を、Ｄとする。このとき、Ｃ、Ｄ、Ｌ、Ｘが以下の関係：
Ｘ≦Ｃ＜Ｌ；および
Ｘ≦Ｄ＜Ｌ
を満たすことを特徴とする。この場合、負極体の捲回始端とセパレータの間における隙間を含む捲回電極体における隙間が、より低減される。従って、金属の析出を更に抑制することができ、電池性能の低下を更に抑制することができる。

本実施形態の非水電解液二次電池１の内部構造を模式的に示す断面図である。 本実施形態の非水電解液二次電池１の電極体２０の構成を示す模式図である。 本実施形態の捲回電極体２０の断面構造を模式的に示す断面図である。 測定装置２００を説明するための模式図である。

以下、本開示における典型的な実施形態の１つについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

本明細書において、「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池（すなわち化学電池）の他、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（すなわち物理電池）を包含する。以下、非水電解液二次電池の一種である扁平角形のリチウムイオン二次電池を例示して、本開示に係る非水電解液二次電池について詳細に説明する。ただし、本開示に係る非水電解液二次電池を、以下の実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。

＜非水電解液二次電池の構成＞
図１に示す非水電解液二次電池１は、捲回電極体２０、非水電解液１０、および電池ケース３０を備えた密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池ケース３０は、捲回電極体２０および非水電解液１０を内部に密閉した状態で収容する。本実施形態における電池ケース３０の形状は、扁平な角形である。電池ケース３０は、一端に開口部を有する箱型の本体３１と、該本体の開口部を塞ぐ板状の蓋体３２を備える。電池ケース３０（詳細には、電池ケース３０の蓋体３２）には、外部接続用の正極端子４２および負極端子４４と、安全弁３６とが設けられている。安全弁３６は、電池ケース３０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に、該内圧を開放する。また、電池ケース３０には、非水電解液１０を内部に注入するための注入口（図示せず）が設けられている。電池ケース３０の材質としては、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。ただし、電池ケースの構成を変更することも可能である。例えば、電池ケースとして、可撓性を有するラミネートが用いられてもよい。また、電池ケースの形状は、角形以外の形状（例えば円筒状等）であってもよい。

図２に示すように、本実施形態の捲回電極体（以下、単に「電極体」という）２０では、長尺状の正極体（正極シート）５０、長尺状の第１セパレータ７１、長尺状の負極体（負極シート）６０、および長尺状の第２セパレータ７２が重ね合わされて捲回されている。詳細には、正極体５０では、長尺状の正極集電体５２の片面または両面（本実施形態では両面）に、長手方向に沿って正極活物質層５４が形成されている。負極体６０では、長尺状の負極集電体６２の片面または両面（本実施形態では両面）に、長手方向に沿って負極活物質層６４が形成されている。正極活物質層非形成部分５２Ａおよび負極活物質層非形成部分６２Ａは、電極体２０の捲回軸方向（上記長手方向に直交するシート幅方向）の両側から外方にはみ出すように、形成されている。正極活物質層非形成部分５２Ａは、正極活物質層５４が形成されずに、正極集電体５２が露出した部分である。負極活物質層非形成部分６２Ａは、負極活物質層６４が形成されずに、負極集電体６２が露出した部分である。正極活物質層非形成部分５２Ａおよび負極活物質層非形成部分６２Ａには、それぞれ、正極集電板４２Ａおよび負極集電板４４Ａ（図１参照）が接合されている。正極集電板４２Ａには正極端子４２（図１参照）が電気的に接続され、負極集電板４４Ａには負極端子４４（図１参照）が電気的に接続されている。

電極体２０の正負極を構成する材料、部材は、従来の一般的な非水電解液二次電池に用いられるものと同様のものを制限なく使用可能である。例えば、正極集電体５２には、この種の非水電解液二次電池の正極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。典型的には、良好な導電性を有する金属製の正極集電体が好ましい。例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属材を正極集電体５２として採用できる。特にアルミニウム（例えばアルミニウム箔）が好ましい。正極活物質層５４の正極活物質としては、例えば層状構造やスピネル構造等のリチウム複合金属酸化物（例えば、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４，ＬｉＣｒＭｎＯ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４等）が挙げられる。正極活物質層５４は、正極活物質と必要に応じて用いられる材料（導電材、バインダ等）とを適当な溶媒（例えばＮ−メチル−２−ピロリドン：ＮＭＰ）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を正極集電体５２の表面に付与し、乾燥することによって形成することができる。

負極集電体６２には、この種の非水電解液二次電池の負極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。典型的には、良好な導電性を有する金属製の負極集電体が好ましく、例えば、銅（例えば銅箔）や銅を主体とする合金を用いることができる。負極活物質層６４の負極活物質としては、例えば、少なくとも一部にグラファイト構造（層状構造）を含む粒子状（或いは球状、鱗片状）の炭素材料、リチウム遷移金属複合酸化物（例えば、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等のリチウムチタン複合酸化物）、リチウム遷移金属複合窒化物等が挙げられる。負極活物質層６４は、負極活物質と必要に応じて用いられる材料（バインダ等）とを適当な溶媒（例えばイオン交換水）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を負極集電体６２の表面に付与し、乾燥することによって形成することができる。

第１セパレータ７１および第２セパレータ７２としては、従来公知の多孔質シートからなるセパレータを特に制限なく使用することができる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂から成る多孔質シート（フィルム、不織布等）が挙げられる。かかる多孔質シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複数構造（例えば、ＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。また、多孔質シートの片面または両面に、多孔質の耐熱層を備える構成のものであってもよい。この耐熱層は、例えば、無機フィラーとバインダとを含む層（フィラー層ともいう。）であり得る。無機フィラーとしては、例えばアルミナ、ベーマイト、シリカ等を好ましく採用し得る。

電極体２０とともに電池ケース３０に収容される非水電解液１０は、適当な非水溶媒に支持塩を含有するものであり、従来公知の非水電解液を特に制限なく採用することができる。例えば、非水溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等を用いることができる。また、支持塩としては、例えばリチウム塩（例えば、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＰＦ_６等）を好適に用いることができる。本実施形態では、ＬｉＢＯＢが採用されている。この場合、非水電解液１０におけるＬｉＢＯＢ含有量は、０．３〜０．６ｗｔ％であることが好ましい。

次に、本実施形態の電極体２０の好適な一実施形態について、図３を参照して詳細に説明する。なお、図３は電極体２０の構造を模式的に示し、図３に示す電極体２０における隙間は実際の隙間の大きさを反映するものではない。また、電極体２０が拘束されることで、電極体２０内における隙間は低減される。

図３に示すように、電極体２０は、２つのＲ部２２Ａ、２２Ｂと扁平部２４とを有する。２つのＲ部２２Ａ、２２Ｂは、捲回軸Ｗ（図２参照）に直交する長手方向（図３における左右方向）の両端部であって電極体２０の外表面が曲面からなる部分である。扁平部２４は、２つのＲ部２２Ａ、２２Ｂに挟まれている中央部分である。扁平部２４は、電極体２０における厚み方向（図３における上下方向）の両端部に、一対の扁平表面２６を有する。本実施形態では、電極体２０が厚み方向に拘束される際に、一対の扁平表面２６に拘束圧が付加される。電極体２０は、２つのＲ部２２Ａ、２２Ｂのうち一方が電池ケースの蓋体３２（図１参照）に対向するように、電池ケース３０（本体３１）内に収容されている。

上述の通り、第１セパレータ７１、負極体６０、第２セパレータ７２、および正極体５０が重ね合わされて捲回されている。電荷担体の受入性の観点から、負極体６０の最外周部分は、正極体５０の捲回終端５０Ｂよりも電極体２０の外周側に位置することが好ましい。また、電極体２０の最外周が第１セパレータ７１となり、電極体２０において最も外周側に位置する負極体６０が、第１セパレータ７１および第２セパレータ７２によって覆われることが好ましい。これにより、電極体２０の表面と電池ケース３０の内壁とがより確実に絶縁される。

なお、本実施形態では、一例として、第１セパレータ７１は、多孔質シートの片面に耐熱層（図示せず）を備える。また、本実施形態では、一例として、第２セパレータ７２は、多孔質シートの片面に耐熱層（図示せず）を備える。本実施形態では、第１セパレータ７１の耐熱層は、第１セパレータ７１の内周面、即ち、第１セパレータ７１の樹脂層の内周面に形成されている。従って、第１セパレータ７１の耐熱層は、正極体５０側に配置されている。本実施形態では、第２セパレータ７２の耐熱層は、第２セパレータ７２の外周面に、即ち、第２セパレータ７２の樹脂層の外周面に形成されている。従って、第２セパレータ７２の耐熱層は、正極体５０側に配置されている。

電極体２０は、例えば、捲回軸Ｗ方向に直交する断面が扁平な捲芯の周りに、第１セパレータ７１、負極体６０、第２セパレータ７２、および正極体５０を捲回することによって、扁平形状に形成されてもよい。また、電極体２０は、例えば、第１セパレータ７１、負極体６０、第２セパレータ７２、および正極体５０を円筒状に捲回した後に、側面方向から押しつぶすことによって、扁平形状に形成されてもよい。電極体２０は、他の方法で形成されてもよい。

第１セパレータ７１の捲回始端７１Ａ、および第２セパレータ７２の捲回始端７２Ａは、扁平部２４に位置する。好ましくは、第１セパレータ７１および第２セパレータ７２は、負極体６０よりも先に捲回される。また、好ましくは、負極体６０は、正極体５０よりも先に捲回される。詳細には、捲回軸Ｗに直交する断面において、第１セパレータ７１および第２セパレータ７２の捲回始端７１Ａ、７２Ａから１つ目の屈曲点を第１屈曲点Ｐ１とする。第１セパレータ７１および第２セパレータ７２の捲回始端７１Ａ、７２Ａから２つ目の屈曲点を、第２屈曲点Ｐ２とする。第１セパレータ７１および第２セパレータ７２は、第１屈曲点Ｐ１において折り返した後、第２屈曲点Ｐ２において、捲回始端７１Ａ、７２Ａ側とは反対側に折り返して、捲回される。

負極体６０の捲回始端６０Ａは、第２屈曲点Ｐ２で折り返された第２セパレータ７２の間に挟まれ、第２セパレータ７２と共に捲回される。負極体６０の捲回始端６０Ａは、扁平部２４に位置する。正極体５０の捲回始端５０Ａは、第２屈曲点Ｐ２で折り返された第２セパレータ７２の外周側と、第２屈曲点Ｐ２で折り返された第１セパレータ７１の内周側に挟まれ、第２セパレータ７２の外周側に捲回される。正極体５０の捲回始端５０Ａは、扁平部２４に位置する。正極体５０の外周側には、第１セパレータ７１が捲回される。第１セパレータ７１の外周側には、負極体６０が捲回される。

第１セパレータ７１の最外周部分は、第２セパレータ７２の最外周部分よりも外周側の位置に配置されている。即ち、第２セパレータ７２の最外周部分は、第１セパレータ７１の最外周部分よりも内周側の位置に配置されている。なお、第１セパレータ７１の最外周部分と第２セパレータ７２の最外周部分との間には正極体５０も負極体６０も配置されていない。従って、第１セパレータ７１の最外周部分と第２セパレータ７２の最外周部分とは接触している。

第１セパレータ７１の最外周部分は、第１セパレータ７１において最も外周側に配置されている部分である。従って、第１セパレータ７１の最外周部分は、電極体２０の外周面を形成している。また、第２セパレータ７２の最外周部分は、第２セパレータ７２において最も外周側に配置されている部分である。従って、第２セパレータ７２の最外周部分は、第１セパレータ７１の最外周部分よりも１層分内周側に配置される。

負極体６０の捲回終端６０Ｂは、第１セパレータ７１の最外周部分および第２セパレータ７２の最外周部分とから形成される一対のセパレータにより、外周側から覆われる。即ち、負極体６０の捲回終端６０Ｂは、第１セパレータ７１の最外周部分と第２セパレータ７２の最外周部分よりも内周側の位置に配置される。負極体６０の捲回終端６０Ｂは、扁平部に位置する。正極体５０の捲回終端５０Ｂは、負極体６０の最外周部分よりも内周側の位置に配置される。一例として、正極体５０の捲回終端５０Ｂは、２つのＲ部２２Ａ、２２Ｂの一方（例えば、Ｒ部２２Ａ）に位置する。従って、負極体６０の最外周部分は、正極体５０の最外周部分よりも外周側の位置に配置される。

第１セパレータ７１の捲回終端７１Ｂは、第２セパレータ７２の捲回終端７２Ｂと共に、第１セパレータ７１の１層分内周側の外周面に接着テープ９０で留められていることが好ましい。なお、接着テープ９０は、第１セパレータ７１の幅方向（図２の左右方向、図３の紙面奥行方向）の少なくとも一部に接着されてもよい。なお、電極体２０の扁平部２４に接着テープ９０が配置されることで、電極体２０が衝撃を受けた場合でも、接着テープ９０が剥がれ難い。

ここで、第２屈曲点Ｐ２を通り、且つ、扁平部２４の２つの扁平表面２６に直交する直線を、屈曲端直線Ｊとする。２つの扁平表面２６が伸びる方向を、基準方向とする。捲回軸Ｗに直交する断面において、屈曲端直線Ｊから負極体６０の捲回始端６０Ａまでの、基準方向における距離を、Ａとする。捲回軸Ｗに直交する断面において、屈曲端直線Ｊから正極体５０の捲回始端５０Ａまでの、基準方向における距離を、Ｂとする。捲回軸Ｗに直交する断面において、屈曲端直線Ｊから負極体６０の捲回終端６０Ｂまでの、基準方向における距離を、Ｘとする。このとき、距離Ａ、Ｂ、Ｘは、以下の関係：Ａ＜Ｂ＜Ｘを満たす。捲回軸Ｗに直交する断面において、負極体６０の捲回始端６０Ａ、正極体５０の捲回始端５０Ａ、および負極体６０の捲回終端６０Ｂは、この順に屈曲端直線Ｊに近い位置に配置され、基準方向において、それぞれの位置がずれる。これにより、電極体２０における隙間が低減される。電極体２０における隙間は、負極体６０の捲回始端６０Ａとセパレータの間、正極体５０の捲回始端５０Ａとセパレータの間、および負極体６０の捲回終端６０Ｂとセパレータの間における隙間の少なくともいずれかを含む。よって、電極体２０における電流密度にむらが生じて、局所的に電気抵抗の差が生じる可能性を低減できる。これにより、非水電解液中のイオンが金属として析出することを抑制して、電池性能の低下を抑制することができる。なお、第１セパレータ７１および第２セパレータ７２の第１屈曲点Ｐ１での折り返しにより生じる隙間は、電池反応に寄与しない。また、第１セパレータ７１および第２セパレータ７２は、一般的に、正極体５０および負極体６０に比べて薄く柔らかい。従って、該隙間は、電極体２０が拘束されることにより、大幅に低減される。

また、捲回軸Ｗに直交する断面において、第１屈曲点Ｐ１と第２屈曲点Ｐ２との間の扁平部２４の長さをＬとする。このとき、距離Ａ、Ｂ、Ｘ、および長さＬは、Ａ＜Ｂ＜Ｘを満たしつつ、以下の関係：０≦Ａ／Ｌ≦０．１５；０．０２５≦Ｂ／Ｌ≦０．３７５；および０．０５≦Ｘ／Ｌ
を満たすことが好ましい。この場合、後述する評価試験の試験結果に示されるように、金属の析出を更に抑制することができ、電池性能の低下を更に抑制することができる。

また、捲回軸Ｗに直交する断面において、屈曲端直線Ｊから第１セパレータ７１の捲回始端７１Ａまでの基準方向における距離を、Ｃとする。捲回軸Ｗに直交する断面において、屈曲端直線Ｊから第２セパレータ７２の捲回始端７２Ａまでの基準方向における距離を、Ｄとする。このとき、距離Ｃ、Ｄ、Ｘ、および長さＬは、以下の関係：Ｘ≦Ｃ＜Ｌ；およびＸ≦Ｄ＜Ｌを満たすことが好ましい。この場合、負極体６０の捲回始端６０Ａとセパレータの間における隙間を含む電極体２０における隙間が、より低減される。従って、金属の析出を更に抑制することができ、電池性能の低下を更に抑制することができる。

次に、実施例および比較例を用いた評価試験の試験結果について説明する。実施例および比較例として、非水電解液二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池を用いた。評価試験の結果を表１に示す。

ここで、Ａ＜Ｂ＜Ｘを条件１、０≦Ａ／Ｌ≦０．１５を条件２、０．０２５≦Ｂ／Ｌ≦０．３７５を条件３、０．０５≦Ｘ／Ｌを条件４、Ｘ≦Ｃ＜Ｌを条件５、Ｘ≦Ｄ＜Ｌを条件６とする。実施例１から実施例８に係るリチウムイオン二次電池は、条件１から条件６の全てを満たす。比較例１に係るリチウムイオン二次電池は、条件４から条件６を満たすが、条件１から条件３を満たさない。比較例２に係るリチウムイオン二次電池は、条件４を満たすが、条件１から条件３、条件５および条件６を満たさない。比較例３に係るリチウムイオン二次電池も、条件４を満たすが、条件１から条件３、条件５および条件６を満たさない。

評価試験において、リチウムイオン二次電池をＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）９０％の状態（定格容量のおよそ９０％の充電状態）に調整し、低温域（ここでは−１０℃）において、充放電サイクル試験を行った。具体的には、充放電サイクル試験において、電流レートを３５Ｃとし、５秒間充電を行った後、所定時間休止し、同じレートで５秒間放電し、所定時間休止する操作を１サイクルとし、１０００サイクル繰り返した。充放電サイクル試験を行った後、リチウムイオン二次電池の出力および抵抗増加率を測定した。また、リチウムイオン二次電池を解体して、非水電解液中のイオン（リチウムイオン）が金属（リチウム）として析出したか否かを観察した。

評価試験の結果、比較例２および比較例３に係るリチウムイオン二次電池の出力は２０７Ｗであり、比較例１に係るリチウムイオン二次電池の出力は１８５Ｗと少し低かった。比較例１から比較例３に係るリチウムイオン二次電池の抵抗増加率は、いずれも１０３％であった。そして、比較例１から比較例３に係るリチウムイオン二次電池のいずれについても、リチウムの析出が観察された。

一方、評価試験の結果、実施例１および実施例３から実施例８に係るリチウムイオン二次電池の出力は２０７Ｗであり、実施例２に係るリチウムイオン二次電池の出力は２０８Ｗであった。実施例１から実施例８に係るリチウムイオン二次電池の抵抗増加率は、いずれも１０３％であった。そして、実施例１から実施例８に係るリチウムイオン二次電池のいずれについても、リチウムの析出が観察されなかった。

比較例の試験結果と実施例の試験結果を比較すると、比較例では、リチウムの析出が観察されたが、実施例では、リチウムの析出が観察されなかった。即ち、条件１から条件３を満たしていない場合、リチウムの析出が観察され、条件４を満たしていても、他の条件を満たしていない場合、リチウムの析出が観察された。一方、条件１から３のみでなく、条件１から条件６を満たしている場合、リチウムの析出が観察されなかった。これは、条件１から条件６を満たしている場合、電極体における隙間が低減され、リチウムの析出を抑制することができるためであると考えられる。また、条件４から条件６を満たしていても、条件１から条件３を満たしていない場合、電極体における隙間が効果的に低減されていない可能性があると考えられる。

なお、電極体２０は、扁平部２４の２つの扁平表面２６の両側から拘束された状態で、使用される。電極体２０は、拘束部材によって拘束されてもよい。また、電池ケース３０（本体３１）の、扁平表面２６に対向する板面によって、電極体２０が拘束されてもよい。また、電極体２０は、非水電解液二次電池１の電池ケース３０（本体３１）の外側から拘束されてもよい。また、複数の非水電解液二次電池１が、隣り合う電池ケース３０内の電極体２０の扁平表面２６が対向する方向に、配列されて、組電池として用いられてもよい。そして、組電池全体が、拘束部材によって拘束されて、非水電解液二次電池１の電極体２０が、扁平部２４の２つの扁平表面２６の両側から拘束されてもよい。なお、電極体２０は、３ｋＮ以上１２ｋＮ以下の拘束荷重で拘束されることが好ましい。

電極体２０を拘束する拘束荷重は、測定装置を用いて測定することができる。図４を参照して、測定装置の一例である測定装置２００と拘束荷重の測定方法について説明する。
測定装置２００は、オートグラフ２０１、２つの加圧用治具２０２、および台座２０３を備える。ここで説明する測定方法では、一例として、複数の非水電解液二次電池１を配列した組電池１００の拘束荷重を測定する。組電池１００において、複数の非水電解液二次電池１が、隣り合う電池ケース３０内の電極体２０の扁平表面２６が対向する方向に、配列されている。組電池１００全体が、複数の非水電解液二次電池１が配列されている方向の両側（図４における上側と下側）から、２つのエンドプレート１０１Ａ、１０１Ｂによって挟まれ、拘束板金１０３によって拘束されている。

台座２０３の上に、加圧用治具２０２の一方が配置されている。加圧用治具２０２の他方の上に、オートグラフ２０１が配置されている。両側のエンドプレート１０１Ａ、１０１Ｂの外側に２つの加圧用治具２０２の各々が配置されるよう、組電池１００が測定装置２００にセットされる。上側のエンドプレート１０１Ａが加圧用治具２０２により下方に向けて（矢印２１０の方向に）加圧されると、エンドプレート１０１Ａ、１０１Ｂにより挟まれた組電池１００が僅かに圧縮される。これにより、下側のエンドプレート１０１Ｂと拘束板金１０３との間に、僅かに隙間Ｇが生じる。この隙間Ｇが所定の範囲内の隙間となるようオートグラフを調整し、拘束荷重を測定する。このようにして、非水電解液二次電池１を拘束する拘束荷重を測定することができる。

なお、上記実施形態で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記実施形態で例示された技術を変更することも可能である。例えば、充放電サイクル試験における各種条件（例えば、試験温度および充放電時間等）は、非水電解液二次電池の構成および材質等に応じて変更してもよい。従って、上記実施形態で例示された各種条件は、非水電解液二次電池の構成および材質等に応じて変更してもよい。

１ 非水電解液二次電池
２０ 捲回電極体
２２Ａ，２２Ｂ Ｒ部
２４ 扁平部
２６ 扁平表面
５０ 正極体
５０Ａ 捲回始端
６０ 負極体
６０Ａ 捲回始端
６０Ｂ 捲回終端
７１ 第１セパレータ
７１Ａ 捲回始端
７１Ｂ 捲回終端
７２ 第２セパレータ
Ｐ１ 第１屈曲点
Ｐ２ 第２屈曲点
Ｊ 屈曲端直線
Ｗ 捲回軸

Claims (3)

1. 第１セパレータと、負極体と、第２セパレータと、正極体とが重ね合わされて捲回された捲回電極体を備えた非水電解液二次電池であって、
   前記捲回電極体は、
   捲回軸に直交する長手方向の両端部であって、前記捲回電極体の外表面が曲面からなる２つのＲ部と、
   前記２つのＲ部に挟まれている中央部分である２つの扁平表面を有する扁平部と、
   を有し、
   前記正極体の捲回始端、前記負極体の捲回始端、および前記負極体の捲回終端は前記扁平部に位置し、
   前記捲回軸に直交する断面において、前記第１セパレータおよび前記第２セパレータの捲回始端から１つ目の屈曲点である第１屈曲点と、該捲回始端から２つ目の屈曲点である第２屈曲点のうち、該第２屈曲点を通り、且つ、前記２つの扁平表面に直交する直線である屈曲端直線から、前記負極体の前記捲回始端までの、前記扁平表面が伸びる基準方向における距離を、Ａとし、
   前記断面において、前記屈曲端直線から前記正極体の捲回始端までの、前記基準方向における距離を、Ｂとし、
   前記断面において、前記屈曲端直線から前記負極体の捲回終端までの、前記基準方向における距離を、Ｘとしたとき、
   Ａ、Ｂ、Ｘが以下の関係：
   Ａ＜Ｂ＜Ｘ
   を満たすことを特徴とする、非水電解液二次電池。
2. 前記断面において、前記第１屈曲点と前記第２屈曲点との間の前記扁平部の長さをＬとしたとき、Ａ、Ｂ、Ｘ、Ｌが以下の関係：
   ０≦Ａ／Ｌ≦０．１５；
   ０．０２５≦Ｂ／Ｌ≦０．３７５；および
   ０．０５≦Ｘ／Ｌ
   を満たす、請求項１に記載の非水電解液二次電池。
3. 前記第１セパレータおよび前記第２セパレータそれぞれの前記捲回始端は前記扁平部に位置し、
   前記第１セパレータおよび前記第２セパレータは、前記第１屈曲点において折り返した後、前記第２屈曲点において、前記第１セパレータおよび前記第２セパレータの前記捲回始端側とは反対側に折り返して、捲回され、
   前記断面において、前記第１屈曲点と前記第２屈曲点との間の前記扁平部の長さをＬとし、
   前記断面において、前記屈曲端直線から前記第１セパレータの前記捲回始端までの前記基準方向における距離を、Ｃとし、
   前記断面において、前記屈曲端直線から前記第２セパレータの前記捲回始端までの前記基準方向における距離を、Ｄとしたとき、
   Ｃ、Ｄ、Ｌ、Ｘが以下の関係：
   Ｘ≦Ｃ＜Ｌ；および
   Ｘ≦Ｄ＜Ｌ
   を満たす、請求項１または２に記載の非水電解液二次電池。
   
   

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