JP2021068553A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】巻止めテープに起因するリチウム析出を少なく抑えること【解決手段】二次電池１０の捲回電極体２１は、帯状の正極シートと、帯状の負極シートが、長手方向を揃えてセパレータ３１，３２を間に介在させつつ重ねられ、かつ、短手方向に沿って設定された捲回軸周りに捲回されている。最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３で止められており、かつ、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａのうち、巻止めテープ４３で止められていない部分の少なくとも一部が、巻止めテープ４３が取り付けられた面に重なるように折り曲げられている。【選択図】図１

Description

ここでの開示は、二次電池に関する。

特開２０１５−５３９０号公報では、捲回電極体の最外周の端部を巻止めテープで止めることが開示されている。また、特開２０１７−３９５９５号公報には、正極板と第１セパレータと負極板と第２セパレータとが順次重ね合されて捲回された捲回電極体を有するリチウムイオン二次電池が開示されている。

特開２０１７−３９５９５号公報に開示されたリチウムイオン二次電池では、第１セパレータは、内周面のみに耐熱層を備えている。第２セパレータは、外周面のみに耐熱層を備えている。また、第１セパレータの最外周部分と第１セパレータの最外周部分よりも内周側の位置に配置される第２セパレータの最外周部分とにより、負極板の巻き終わり端部が外周側から覆われている。そして、第１セパレータの巻き終わり端部と第１セパレータの最外周部分における巻き始め側の端部とが接着テープで止められている。捲回電極体の周方向について、第１セパレータの巻き終わり端部は、第２セパレータの巻き終わり端部と同じ位置に配置されている。この態様によれば、仮に第１セパレータの最外周部分が外周側にめくれても、第２セパレータの最外周部分は外周側にめくれ難い。このため、負極板は、第２セパレータの最外周部分により外周側から覆われた状態に維持され易い、とされている。

特開２０１９−６７６５３号公報には、電池ケースの内壁と捲回電極体との間に配置されて、電池ケースと捲回電極体とを電気的に絶縁する絶縁性のフィルムに関し、捲回電極体の巻止めテープに隣接して対向する部分に凹部を設けることが開示されている。同公報には、拘束圧がかけられた際に、テープ貼付部の面圧が局所的に増加するのが防止されてＬｉ析出が適切に抑制され得ることが開示されている。

特開２０１５−５３９０号公報 特開２０１７−５９３９５号公報 特開２０１９−６７６５３号公報

ところで、本発明者は、最外周の端部が巻止テープで止めた捲回電極体について、巻止めテープに起因してリチウムが析出する事象があるとの知見を得た。ここでは、巻止めテープに起因するリチウム析出を少なく抑える新たな構造を提案する。

ここで提案される二次電池は、捲回電極体と、捲回電極体を収容したケースとを有している。捲回電極体は、帯状の正極シートと、帯状の負極シートとが、長手方向を揃えて帯状のセパレータシートを間に介在させつつ重ねられ、かつ、短手方向に沿って設定された捲回軸周りに捲回され、最外周にセパレータシートが巻かれている。捲回電極体は、捲回軸を含む一平面に沿った扁平な形状に成形されている。最外周のセパレータシートの終端部は、当該セパレータシートが巻かれた周方向に沿って、捲回電極体の片側の平坦な面の中間位置に設定されている。また、最外周のセパレータの終端部は、巻止めテープで止められており、かつ、最外周のセパレータの終端部のうち、巻止めテープで止められていない部分の少なくとも一部が、巻止めテープが取り付けられた面に重なるように折り曲げられている。ここで提案される二次電池によれば、巻止めテープに起因するリチウム析出を少なく抑えられる。

図１は、二次電池１０の捲回電極体２１を示す模式図である。 図２は、巻止めテープ４３が貼り付けられた部位の断面を示す模式図である。 図３は、電極体２１の変形例を示す模式図である。 図４は、電極体２１の変形例を示す模式図である。 図５は、電極体２１の変形例を示す模式図である。 図６は、電極体２１の変形例を示す模式図である。

以下、ここで開示される二次電池の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。

図１は、二次電池１０の捲回電極体２１を示す模式図である。二次電池１０は、図１に示されているように、捲回電極体２１と、捲回電極体２１を収容したケース２２とを有している。図１では、ケース２２は、仮想線としての２点鎖線で表されている。捲回電極体２１は、帯状の正極シートと、帯状の負極シートが、長手方向を揃えてセパレータを間に介在させつつ重ねられ、かつ、短手方向に沿って設定された捲回軸周りに捲回されている。

詳細な図示は省略されているが、捲回電極体２１は、正極シートと、第１のセパレータシートと、負極シートと、第２のセパレータシートとを備えている。正極シートと、第１のセパレータシートと、負極シートと、第２のセパレータシートとは、それぞれ長尺の帯状の部材である。正極シートは、長尺の帯状の集電箔の短手方向に沿った幅方向の片側において、長手方向に沿って未形成部４１が設定されている。正極シートには、未形成部４１を除いて正極活物質層が形成されている。正極活物質層には正極活物質粒子が含まれている。負極シートは、長尺の帯状の集電箔の短手方向に沿った幅方向の片側において、長手方向に沿って未形成部４２が設定されている。負極シートには、未形成部４２を除いて負極活物質層が形成されている。負極活物質層には負極活物質粒子が含まれている。負極活物質層の幅は、正極活物質層よりも広い。第１のセパレータシートと第２のセパレータシートの幅は、それぞれ負極活物質層よりも広い。捲回電極体２１は、適宜に「電極体」と称される。

捲回電極体２１では、長尺の帯状の第１のセパレータシートまたは第２のセパレータシートを介在させて、長尺の帯状の正極シートと負極シートとが、長手方向に向きを揃えて重ねられている。正極シートと、第１のセパレータシートと、負極シートと、第２のセパレータシートとは、短手方向に沿って設定された捲回軸ＷＬ周りに捲回されている。この際、第１のセパレータシートまたは第２のセパレータシートは、正極活物質層と負極活物質層を覆うように重ねられている。負極活物質層は、第１のセパレータシートまたは第２のセパレータシートを介在させた状態で、正極活物質層を覆うように重ねられている。また、正極シートの集電箔の未形成部４１は、捲回軸ＷＬに沿った第１方向において、第１のセパレータシートおよび第２のセパレータシートからはみ出ている。負極シートの集電箔の未形成部４２は、第１方向とは反対側の第２方向において、第１のセパレータシートおよび第２のセパレータシートからはみ出ている。第１のセパレータシートおよび第２のセパレータシートは、正極シートおよび負極シートよりも長い。正極シートおよび負極シートの最外終端の外側には、さらに第１のセパレータシートおよび第２のセパレータシートが巻かれている。

図１では、最外周に巻かれたセパレータシート３１と、セパレータシートからはみ出た正極シートの集電箔の未形成部４１と、負極シートの集電箔の未形成部４２とが露見している。なお、ここでは、最外周に巻かれたセパレータシート３１を第１のセパレータシートとする。最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の内側には、第２のセパレータシート３２が巻かれている。捲回電極体２１は、捲回軸ＷＬを含む一平面に沿った扁平な形状に成形されている。最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の終端部３１ａは、第１のセパレータシート３１が巻かれた周方向に沿って、捲回電極体２１の片側の平坦な面の中間位置に設定されている。最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の終端部３１ａは、例えば、捲回電極体２１の捲回方向に沿った、捲回電極体２１の片側の平坦な面において、セパレータ３１の終端部３１ａが、当該平坦な面において十分に折り返される位置に設定されているとよい。例えば、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１は、捲回電極体２１の捲回方向に沿って捲回電極体２１の片側の平坦な面の中心よりも、余分に多く捲回電極体２１に巻かれていてもよい。この場合、セパレータ３１の終端部３１ａは、捲回電極体２１の片側の平坦な面の中心とＲ部との間に設定されていてもよい。

最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３で止められている。この実施形態では、巻止めテープ４３は、略矩形のテープである。巻止めテープ４３は、セパレータシート３１の短辺方向の幅方向に沿って、セパレータシート３１に対して左右均等になる位置に貼り付けられている。巻止めテープ４３は、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の終端部３１ａを跨ぐように、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１に張り付けられている。

巻止めテープ４３の材質としては特に限定されないが、絶縁性、粘着性、耐薬品性等に優れた巻止めテープ４３が好ましく採用され得る。巻止めテープ４３の形状および大きさ厚さなどは、特に限定されない限りにおいて限定されない。巻止めテープ４３の厚さは、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下（例えば、３０μｍ以上８０μｍ以下）であり得る。なお、セパレータシート３１の終端部３１ａに沿って貼り付けられる巻止めテープ４３の幅ｆ１は、セパレータシート３１の終端部３１ａを安定的に止めることができる長さに設定されているとよい。巻止めテープ４３の幅ｆ１は、例えば、セパレータシート３１の短辺方向の幅方向の幅ｆ２の幅の５％〜５０％（例えば、５％〜１５％）とするとよい。

ケース２２は、一側面が開口した有底のケースである。図１に示された実施形態では、ケース２２は、扁平な略直方体形状である。このケース２２では、略直方体形状の長手方向に沿った一側面が開口している。捲回電極体２１は、当該開口からケース２２に収容される。その後、ケース２２の開口には蓋２４が装着される。この実施形態では、蓋２４が装着された面を上面２２ａとし、これに対向する面を底面２２ｂとする。ケース２２の上面２２ａと底面２２ｂとの間の側面を側周面２２ｃと称する。側周面２２ｃのうち、電極体２１の扁平な面に沿った一対の対向する面は、相対的に面積が広い。ここでは当該面を、それぞれ幅広面２２ｃ１と称する。また、電極体２１の捲回軸ＷＬに沿った方向にある、一対の対向する面は、相対的に狭い。ここでは、電極体２１の捲回軸ＷＬに沿った方向にある、一対の対向する面を、それぞれ幅狭面２２ｃ２と称する。

図示は省略するが、正極シートの集電箔の未形成部４１には、第１のセパレータシート３１および第２のセパレータシート３２からはみ出た部位に正極端子が取付けられている。負極シートの集電箔の未形成部４２には、第１のセパレータシート３１および第２のセパレータシート３２からはみ出た部位に負極端子が取付けられている。正極端子と負極端子は、それぞれケース２２の蓋２４に取付けられている。かかる状態で、ケース２２に電極体２１が収容されるとともに、電解液がケース２２に収容される。二次電池１０は、ケース２２の対向する一対の幅広面２２ｃ１に圧力が掛けられた状態で使用される。対向する一対の幅広面２２ｃ１に圧力が掛けられることによって、電極体２１の正極活物質層と負極活物質層と間の距離が短くなる。これにより、電極間抵抗が小さく抑えられる。

ところで、巻止めテープ４３に起因して電極体２１内に、リチウムが析出する事象がある。本発明者は、巻止めテープ４３に起因して電極体２１に作用する圧力に局所的に差が生じることが、リチウムが析出する原因になっていると考えている。つまり、巻止めテープ４３が貼られた部位では、巻止めテープ４３の厚さ分、最外周のセパレータ３１から高くなる。このため、対向する一対の幅広面２２ｃ１に圧力が掛けられると、巻止めテープ４３が貼られた部位で、電極体２１に作用する圧力が高くなりやすい。他方で、巻止めテープが張られた部位の周りでは、圧力が緩和される傾向がある。それに応じて、電極体２１の電極間の抵抗が局所的に大きく変わる部分が生じる。この場合、抵抗が低いところに電流が集中しやすく、反応が集中しやすい。本発明者の知見によれば、特に、低温環境にて、電流値が高いハイレートでの充電が行なわれる際に、リチウムが析出する傾向がある。

ここで提案される二次電池では、図１に示されているように、セパレータシート３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３によって最外周に巻かれたセパレータシート３１に止められている。最外周のセパレータ３１の終端部３１ａのうち、巻止めテープ４３で止められていない部分の少なくとも一部が、巻止めテープ４３が取り付けられた面に重なるように折り曲げられている。換言すると、セパレータ３１は最外周のセパレータ３１に重なるように折り返されている。

かかる二次電池１０によれば、巻止めテープ４３とセパレータが折り曲げられた部位３３とは、最外周のセパレータ３１から高くなり、セパレータが折り曲げられた部位３３と巻止めテープ４３とでは高さの差が小さくなる。二次電池１０が使用時に一対の幅広面２２ｃ１に圧力が掛けられる。かかる圧力が局所的に高くなる部位は、セパレータが折り曲げられた部位３３と、巻止めテープ４３が貼り付けられた部位とに分散される。このため、巻止めテープ４３に起因して電極体２１に掛かりうる局所的な高い圧力が低く抑えられる。このため、電極体２１の電極間の抵抗差が小さく抑えられ、巻止めテープ４３に起因したリチウム析出が少なく抑えられる。

例えば、図１に示された実施形態では、捲回電極体２１の最外周には、第１のセパレータシート３１と第２のセパレータシート３２とのうちいずれか一方、または、両方のセパレータシート３１，３２が巻かれている。捲回電極体２１の最外周のセパレータシートの終端部は、捲回軸ＷＬに沿って概ね幅方向に沿ってカットされている。そして、捲回軸ＷＬに沿った幅方向の中間部において、捲回電極体２１の最外周のセパレータシート３１の終端部３１ａが、最外周に巻かれたセパレータシート３１に巻止めテープ４３によって止められている。この実施形態では、第１のセパレータシート３１と第２のセパレータシート３２との終端部は、重ねられており、捲回軸ＷＬに沿って概ね幅方向に沿ってカットされている。そして、巻止めテープ４３の両側において、第１のセパレータシート３１と第２のセパレータ３２の終端部が、それぞれ巻止めテープ４３が取り付けられた面に重なるように折り曲げられている。

この実施形態では、巻止めテープ４３の厚さは、セパレータ３１，３２の１枚の厚さの２倍である。セパレータが折り曲げられた部位３３では、２枚のセパレータ３１，３２が大凡重なっている。図２は、巻止めテープ４３が貼り付けられた部位の断面を示す模式図である。この実施形態では、図２に示されているように、セパレータが折り曲げられた部位３３の厚さと、巻止めテープ４３の厚さとが概ね同じである。つまり、捲回電極体２１の最外周に巻かれたセパレータ３１に対する、セパレータが折り曲げられた部位３３の高さと、巻止めテープ４３の高さとは、概ね同じである。

二次電池１０は、使用時に一対の幅広面２２ｃ１に圧力（拘束圧）が掛けられる。セパレータが折り曲げられた部位３３と巻止めテープ４３の高さは概ね同じである。このため、セパレータが折り曲げられた部位３３と巻止めテープ４３とに、圧力が分散しやすい。圧力が分散するため、巻止めテープ４３に起因して電極体２１に掛かりうる局所的な圧力が低く抑えられる。さらに、電極体２１の正極活物質層と負極活物質層とに生じうる局所的な抵抗の差が小さく抑えられる。このため、巻止めテープ４３に起因したリチウム析出が少なく抑えられる。

この実施形態では、図２に示されているように、セパレータが折り曲げられた部位３３と巻止めテープ４３とで、最外周のセパレータ３１に対する高さが概ね同じになるが、かかる形態に限定されない。巻止めテープ４３に起因して圧力が局所的に高くなる部位が、セパレータが折り曲げられた部位３３と、巻止めテープ４３が貼り付けられた部位とに分散されるとよく、かかる観点で、セパレータが折り曲げられた部位３３と巻止めテープ４３とで高さは完全に一致している必要はない。例えば、セパレータが折り曲げられた部位３３において、２枚のセパレータ３１，３２が重ねられた状態で折り曲げられているが、巻止めテープ４３の厚さや、セパレータ３１，３２の一枚当りの厚さなどが考慮され、セパレータが折り曲げられた部位３３でセパレータが重ねられる数などが定められるとよい。

なお、最外周のセパレータ３１がめくれることがあることが、特許文献２に開示されている。特許文献２では、最外周のセパレータ３１がめくれることは、問題を生じさせるとし、否定的に記載されている。巻止めテープ４３に起因したリチウムの析出を少なく抑えるとの観点において、意図的に最外周のセパレータ３１の終端部３１ａを折り曲げ、巻止めテープ４３が取り付けられた面に重ねることは、特許文献２には記載も示唆もない。また、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａが折り曲げられ、巻止めテープ４３が取り付けられた面に重ねられることによって、巻止めテープ４３に起因したリチウムの析出が少なく抑えられることは、特許文献２には記載も示唆もない。

ここでの提案は、図１に記載された実施形態に限定されない。例えば、巻止めテープ４３が貼り付けられる位置と、折り曲げるセパレータの形状などは、適宜変更されうる。

また、図３から図６は、電極体２１の変形例を示す模式図である。ここでは、巻止めテープ４３が貼り付けられる位置と、折り曲げるセパレータの形状を変えた変形例が示されている。図３から図６において、セパレータが折り曲げられる線は、破線ａで示されている。折り曲げられた後のセパレータが折り曲げられた部位３３の形状は、二点鎖線ｂで示されている。

図３に示された例では、巻止めテープ４３が最外周のセパレータ３１に貼り付けられる位置が幅方向の中心から少しずらされている。これにより、巻止めテープ４３の片側で、セパレータが折り曲げられた部位３３ａが広く設定されており、反対側ではセパレータが折り曲げられた部位３３ｂが狭く設定されている。図３に示されているように、巻止めテープ４３が貼られる位置は、捲回軸ＷＬに沿った幅方向の中心位置からずれていてもよい。また、巻止めテープ４３の左右で、セパレータが折り曲げられた部位３３の大きさが異なっていてもよい。

図４に示された例では、巻止めテープ４３が最外周のセパレータ３１に貼り付けられる位置が幅方向の片側に寄せられている。セパレータが折り曲げられた部位３３は、巻止めテープ４３の片側で広く設定されている。図４に示された例では、折り曲げられたセパレータの一部が、捲回電極体２１のＲ部に掛かっている。このように、巻止めテープ４３が幅方向の片側に寄せられており、巻止めテープ４３の片側にセパレータが折り曲げられた部位３３が設けられていてもよい。また、セパレータが折り曲げられた部位３３の一部は、Ｒ部に掛かっていてもよい。

図５に示された例では、最外周のセパレータ３１を折り曲げる位置ｃが、終端部３１ａを含む最外周において、幅広面２２ｃ１に対応する面に巻き込まれた長さの大凡半分程度に設定されている。このように、最外周のセパレータ３１を折り曲げる位置ｃは、変えてもよく。それにより、セパレータが折り曲げられた部位３３の面積や、巻止めテープ４３からの距離などが調整されうる。

図示は省略するが、最外周のセパレータ３１を折り曲げる位置ｃを、セパレータ３１の終端部３１ａに近づけると、セパレータが折り曲げられた部位３３の面積が小さくなる。セパレータが折り曲げられた部位３３の面積が小さすぎると、巻止めテープ４３に起因して圧力が局所的に高くなる部位が、セパレータが折り曲げられた部位３３と、巻止めテープ４３が貼り付けられた部位とに分散され、リチウム析出が抑制されるとの効果が十分に得られない可能性がある。このため、かかる効果が必要程度に得られるように最外周のセパレータ３１を折り曲げられる位置ｃや、折り曲げ線ａが設定されるとよい。

図６に示された例のように、巻止めテープ４３が最外周のセパレータ３１の終端部３１ａに対して、捲回軸ＷＬに沿った中心にある場合でも、巻止めテープ４３の片側のみに、セパレータが折り曲げられた部位３３が設けられていてもよい。この場合も、最外周のセパレータ３１を折り曲げる位置ｃを、セパレータ３１の終端部３１ａに近づけると、セパレータが折り曲げられた部位３３の面積が小さくなる。図６に示されているように、巻止めテープ４３の片側のみにセパレータが折り曲げられた部位３３が設けられる場合でも、リチウム析出が抑制されるとの効果が必要程度に得られるように最外周のセパレータ３１が折り曲げられる位置ｃや折り曲げ線ａが設定されるとよい。

なお、ここでは、予め定められたハイレートでの充放電サイクル試験を行ない、リチウムが析出しない最大の電流値（充電時の電流値）を見出す試験を行なう。かかる試験で見出される電流値は、限界電流値と称される。かかる限界電流値が高いほど、リチウムイオンが析出しにくいと言える。かかる限界電流値にて、リチウム析出が抑制されるとの効果を評価してもよい。本発明者の知見によれば、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の終端部に、巻止めテープ４３を貼り付ける位置、および、最外周のセパレータ３１の折り曲げ方によって、限界電流値は変化する。そして、リチウム析出が抑制されるとの効果が必要程度に得られるように最外周のセパレータ３１が折り曲げられる折り曲げ線が設定されるとよい。

表１には、本発明者が実施した試験における、最外周のセパレータ３１に設定された折り曲げ線と、限界電流値との関係が示されている。ここで、限界電流値は、予め定められたハイレート充放電サイクル試験において、Ｌｉを析出しない最大の充電レート（最大の電流値）である。ここで、ハイレート充放電サイクル試験は、−６．７℃の温度環境において、予め定められた電流値で５ｓの矩形波充放電を１０００回実施するものとした。

表１で示された各サンプルでは、図１に示されているように、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の終端部３１ａが、第１のセパレータシート３１が巻かれた周方向に沿って、捲回電極体２１の片側の平坦な面の予め定められた中間位置に設定されている。

サンプル１では、巻止めテープ４３は、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の短辺方向の幅方向において、左右均等になる位置に貼り付けられている。また、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、折り曲げられていない。この際、二次電池の限界電流値は、Ｃレートで２０であった。ここで、巻止めテープ４３の幅ｆ１は、セパレータシート３１の短辺方向の幅方向の幅ｆ２の１０％とした。左右均等になる位置に貼り付けられた巻止めテープ４３の位置を、表１では、「テープの左右位置」が１：１とした。

サンプル２では、巻止めテープ４３は、左右均等になる位置に貼り付けられている。最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、図１に示されているように、巻止めテープ４３の左右位置でそれぞれ最大限深く折り曲げられている。サンプル２の巻止めテープ４３が折り曲げられた点を除いて、サンプル１と同じでる。サンプル２では、限界電流値は、Ｃレートで３０であった。このようにサンプル２では、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａが折り曲げられていることによって、リチウムの析出がサンプル１に比べて抑制されている。

サンプル３では、大凡図３に示されているように、セパレータシート３１の短辺方向の幅方向において左側から１：３になる位置に、巻止めテープ４３が貼り付けられている。そして、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３の左右それぞれで最大限深く折り曲げられている。その他の点は、サンプル１と同じである。サンプル３では、限界電流値は、Ｃレートで２８であった。

サンプル４では、大凡図４に示されているように、セパレータシート３１の短辺方向の幅方向において左側から１：９になる位置に、巻止めテープ４３が貼り付けられている。最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３の左右それぞれで最大限深く折り曲げられている。その他の点は、サンプル１と同じである。サンプル４では、限界電流値は、Ｃレートで２５であった。

このようにサンプル３，４では、巻止めテープ４３が貼り付けられる位置がずらされているが、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａが折り曲げられることによって、リチウムの析出が抑制される。また、ここでは、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａの折り曲げ方を、サンプル２を基準に評価した。つまり、サンプル２のように、テープとセパレータ終端の交点と、電極体平面部とＲ部の境界とセパレータ側端との交点を結ぶ線で左右両側を折り込んだ時に、折り曲げられたセパレータ３１の面積を１００として、折り曲げられたセパレータ３１の面積を相対的に評価した。かかる評価を、表１では、「折込率」とした。サンプル３，４では、巻止めテープ４３が貼り付けられた位置がずらされているものの、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは最大限折り曲げられている。この場合、「折込率」は、概ね１００とした。

サンプル５からサンプル８では、巻止めテープ４３は、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の短辺方向の幅方向において、左右均等になる位置に貼り付けられている。このうち、サンプル５では、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、図５に示されているように、巻止めテープ４３の左右それぞれにおいて、電極体平面部とＲ部の境界とセパレータ側端との交点に対して半分程度の位置で折り曲げられている。この場合、「折込率」は、概ね５０とした。その他の点は、サンプル１と同じである。サンプル５では、限界電流値は、Ｃレートで２８であった。

図示は省略するが、サンプル６では、巻止めテープ４３の左右それぞれにおいて、電極体平面部とＲ部の境界とセパレータ側端との交点に対して、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａ側から１：３程度の位置に、折り曲げ線が設定されている。かかる折り曲げ線に沿って最外周のセパレータ３１の終端部３１ａが浅く折り曲げられている。この場合、「折込率」は、概ね２５とした。その他の点は、サンプル１と同じである。サンプル６では、限界電流値は、Ｃレートで２５であり、最外周のセパレータ３１を折り曲げた効果が確認された。

サンプル７では、巻止めテープ４３は、最外周に巻かれた第１のセパレータシート３１の短辺方向の幅方向において、左右均等になる位置に貼り付けられている。図６に示されているように、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、右側だけ最大限折り曲げられている。サンプル７では、限界電流値は、Ｃレートで２２であり、最外周のセパレータ３１を折り曲げた効果が確認された。このように、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３の片側だけが折り曲げられていてもよい。

図示は省略するが、サンプル８では、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３の右側だけ、電極体平面部とＲ部の境界とセパレータ側端との交点に対して、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａ側から半分程度の位置に折り曲げ線を設定して浅く折り曲げている。サンプル８では、限界電流値は、Ｃレートで２０であり、サンプル１と同程度であった。つまり、サンプル８では、最外周のセパレータ３１を折り曲げた効果は確認できなかった。このように、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、リチウムの析出が抑制される効果が得られるように、適当な大きさで折り曲げるとよい。また、最外周のセパレータ３１の終端部３１ａは、巻止めテープ４３の両側でそれぞれ折り曲げられている形態では、リチウムの析出が抑制されやすい。最外周のセパレータ３１の折り曲げ方は、捲回電極体２１の構成、大きさや捲回数などによって、適宜、設定されるとよい。換言すると、リチウム析出が抑制されるとの効果が必要程度に得られるように、予め試験を行うなどして最外周のセパレータ３１の折り曲げ方が設定されるとよい。

また、巻止めテープ４３が取り付けられた面に重なるように折り曲げられた部位３３は、巻止めテープ４３が取り付けられた面、つまり、最外周のセパレータ３１に溶着されていてもよい。この場合、電極体２１がケース２２に収容される際などにおいて、折り曲げられた部位３３が解消しにくい。このため、セパレータ３１の終端部３１ａが予め定められた幅で折り曲げられた部位３３を有する二次電池１０が安定して得られる。例えば、図１に示された形態では、セパレータが折り曲げられた部位３３の縁ｗｄが、最外周のセパレータ３１に溶着されていてもよい。例えば、セパレータが、ポリプロピレンやポリエチレンなどお樹脂シートで構成されている場合には、所要の温度に加熱することで、熱融着させることができる。加熱温度は、セパレータを構成する樹脂によって調整されうる。

図１に示された形態では、セパレータが折り曲げられた部位３３は、縁に沿って溶着する形態を例示しているが、セパレータが折り曲げられた部位３３が最外周のセパレータ３１に溶着されているとよく、溶着する位置は、特に限定されない。例えば、セパレータが折り曲げられた部位３３は、間欠的に設定された複数箇所で、最外周のセパレータ３１に溶着されていてもよい。また、セパレータが折り曲げられた部位３３を最外周のセパレータ３１に溶着する工程では、さらに内側のセパレータが解けないように、断熱シートを、最外周のセパレータ３１と内側のセパレータとの間に挟んでもよい。

以上、ここで開示される二次電池について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた二次電池の実施形態などは、本発明を限定しない。また、ここで開示される二次電池は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。また、ここで特段言及されない二次電池の構成については、矛盾が生じない限りにおいて、種々、公知の構成が採用されうる。

例えば、正極を構成する正極集電体としては、アルミニウム箔等が挙げられる。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、ＬｉＦｅＰＯ_４等）が挙げられる。正極活物質層は、活物質以外の成分、例えば導電材やバインダ等を含み得る。導電材としては、アセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラックやその他（グラファイト等）の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、ＰＶＤＦ等を使用し得る。
このような正極は、例えば、適当な粒径の正極活物質と導電材とバインダとを適当な溶媒（例えばＮ−メチル−２−ピロリドン）に分散させ、ペースト状（スラリー状）の組成物を調製し、次に、該組成物の適当量を正極集電体の表面に付与した後、乾燥によって溶媒を除去することによって形成することができる。また、必要に応じて適当なプレス処理を施すことによって正極活物質層の性状を調整し得る。

また、例えば、負極を構成する負極集電体としては、銅箔等が挙げられる。負極活物質としては、例えば、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。負極活物質層は、活物質以外の成分、例えばバインダや増粘剤等を含み得る。バインダとしては、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ） 等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を使用し得る。
このような負極は、例えば、上述の正極の場合と同様にして形成することができる。即ち、適当な粒径の負極活物質とバインダとを適当な溶媒（例えばイオン交換水）に分散させ、ペースト状（スラリー状）の組成物を調製し、次に、該組成物の適当量を負極集電体の表面に付与した後、乾燥によって溶媒を除去することによって形成することができる。また、必要に応じて適当なプレス処理を施すことによって負極活物質層の性状を調整し得る。

また、セパレータは、特に限定されず、正極と負極とを電気的に隔離（絶縁）するとともに非水電解液の保持機能やシャットダウン機能を有するものであれば、他のリチウムイオン二次電池に備えられるのと同様でよい。セパレータの好適例として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から成る多孔性シート（フィルム）が挙げられる。かかる多孔性シートは、単層構造であってもよく、二層以上の積層構造（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、非水電解液としては、例えば、典型的には有機溶媒（非水溶媒）中に少なくとも支持塩を含有させたものを好適に用いることができる。非水電解液は常温（例えば２５℃）で液状を呈し、好ましい一態様では、電池の使用環境下（例えば−３０℃〜６０℃の温度環境下）で常に液状を呈する。有機溶媒としては特に限定されず、一般的なリチウムイオン二次電池の電解液に用いられ得ることが知られている各種有機溶媒を、１種または２種以上使用することができる。例えば、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等が挙げられる。好適例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、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）等が挙げられる。
支持塩としては、電荷担体（典型的にはリチウムイオン）を含むものであれば特に限定されず、一般的なリチウムイオン二次電池と同様のものを、１種または２種以上使用することができる。例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等のリチウム塩が挙げられる。特に好ましい支持塩としてＬｉＰＦ_６が挙げられる。また、非水電解液は上記支持塩の濃度が０．７ｍｏｌ／Ｌ〜１．３ｍｏｌ／Ｌの範囲内となるように調製することが好ましい。

ここに開示される電池は、電極体の局所的な面圧増加が抑制されたものとなり得る。したがって、ここに開示される電池は、複数個が電気的に接続され、さらに拘束圧が掛けられて構築される組電池に好ましく適用され得る。また、ここに開示される電池によると、信頼性の高い電池（例えば、リチウムイオン二次電池）を提供することができる。したがって、ここに開示される電池は、例えば、自動車等の車両に搭載される駆動用電源として好適に用いることができる。特にプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、等の駆動用電源として好適である。

１０ 二次電池
２１ 捲回電極体
２２ ケース
２２ａ 上面
２２ｂ 底面
２２ｃ 側周面
２２ｃ１ 幅広面
２２ｃ２ 幅狭面
２４ 蓋
３１，３２ セパレータ
３１ａ 最外周のセパレータの終端部
３３ セパレータが折り曲げられた部位
４１ 未形成部
４２ 未形成部
４３ 巻止めテープ
ＷＬ 捲回軸

Claims (1)

1. 捲回電極体と、
   前記捲回電極体を収容したケースと
   を有し、
   前記捲回電極体は、
   帯状の正極シートと、帯状の負極シートとが、長手方向を揃えて帯状のセパレータシートを間に介在させつつ重ねられ、かつ、短手方向に沿って設定された捲回軸周りに捲回され、最外周に前記セパレータシートが巻かれており、
   前記捲回軸を含む一平面に沿った扁平な形状に成形されており、
   最外周のセパレータシートの終端部は、当該セパレータシートが巻かれた周方向に沿って、捲回電極体の片側の平坦な面の中間位置に設定されており、
   最外周のセパレータの終端部が、巻止めテープで止められており、かつ、
   最外周のセパレータの終端部のうち、前記巻止めテープで止められていない部分の少なくとも一部が、前記巻止めテープが取り付けられた面に重なるように折り曲げられている、二次電池。

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