JP2022137789A - 二次電池 - Google Patents

二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2022137789A
JP2022137789A JP2021037458A JP2021037458A JP2022137789A JP 2022137789 A JP2022137789 A JP 2022137789A JP 2021037458 A JP2021037458 A JP 2021037458A JP 2021037458 A JP2021037458 A JP 2021037458A JP 2022137789 A JP2022137789 A JP 2022137789A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
negative electrode
wound
electrode body
wound electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021037458A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7385613B2 (ja
Inventor
大智 小堀
Daichi Kobori
智之 山田
Tomoyuki Yamada
和隆 三田
Kazutaka Mita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Original Assignee
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prime Planet Energy and Solutions Inc filed Critical Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority to JP2021037458A priority Critical patent/JP7385613B2/ja
Priority to EP22155398.5A priority patent/EP4057406A1/en
Priority to CN202210213994.XA priority patent/CN115051024A/zh
Priority to US17/688,166 priority patent/US20220294022A1/en
Publication of JP2022137789A publication Critical patent/JP2022137789A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7385613B2 publication Critical patent/JP7385613B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

Figure 2022137789000001
【課題】精度よく捲回された捲回電極体を備えた二次電池を提供すること。
【解決手段】二次電池１００は、セパレータ３０を介して正極板１０と負極板２０とが捲回された捲回電極体４０と、捲回電極体４０を収容する電池ケース５０と、を備え、セパレータ３０は、帯状の基材層３２と、基材層３２の表面に形成され、ポリフッ化ビニリデンからなる網目状構造を有する表面層３４と、を有し、負極板２０の負極終端部２０ｅの外側には、セパレータ３０が配置され、負極終端部２０ｅとセパレータ３０のセパレータ終端部３０ｅとの距離は、３０ｍｍ以下である。
【選択図】図９

Description

本発明は、二次電池に関する。
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、通常、一対の電極板（正極板および負極板）を備えた電極体と、当該電極体を収容する電池ケースと、電池ケースの外部に露出する電極端子（正極端子および負極端子）とを備えている。そして、電極体を構成する各電極板は、例えば、箔状の金属部材である電極芯体（正極芯体および負極芯体）と、当該電極芯体の表面に形成された電極活物質層（正極活物質層および負極活物質層）とを備えている。
かかる二次電池の電極体の一例として、セパレータを介して正極板と負極板とを捲回した捲回電極体が挙げられる。この種の捲回電極体のセパレータには、通常、ポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂材料からなる基材層を有した多孔質の帯状フィルム等が用いられ得る。また、二次電池の安全性向上の観点から、基材層の表面に耐熱性を有する表面層が形成されたセパレータが用いられることもある。例えば、特許文献１には、多孔質の樹脂層（基材層）と、当該樹脂層の少なくとも一方の面に積層された多孔質の耐熱層（表面層）とを有したセパレータが開示されている。そして、この耐熱層は、無機材料からなるフィラーとバインダを含んでいる。この種の耐熱層を有したセパレータは、温度上昇時の熱収縮が抑制されるため、内部短絡の発生を防止し、二次電池の安全性を向上できる。
国際公開第２０１２／１２４０９３号
ところで、表面層を構成するバインダとしてポリフッ化ビニリデンを用いることがある。ポリフッ化ビニリデンによって形成された表面層は、網目状構造を有しており、比表面積が比較的大きい。このため、セパレータの表面層に接触する電極板と表面層とが接着されて、電極体全体の巻きズレを抑制することができる。ここで、電極板とセパレータとを捲回して捲回電極体を形成するときには、電極体の最外周にセパレータが位置するように電極板よりもセパレータの方を長くする必要がある。ポリフッ化ビニリデンから構成された表面層を有するセパレータは比較的帯電しやすい性質を有するため、巻き取り装置（例えば巻き取りローラ）を用いてセパレータを単独で捲回するときにセパレータ自体が帯電してしまい巻き取り装置等に張り付いてしまったり、セパレータが巻き取られる途中でセパレータに折れやしわが発生したりして精度よく捲回することができない虞がある。電極板およびセパレータが精度よく捲回されていない電極体を用いて作製された二次電池では、電極体に加わる圧力にムラが発生し、充放電時における反応が不均一になり、リチウムが析出する虞がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、精度よく捲回された捲回電極体を備えた二次電池を提供することにある。
本発明により、セパレータを介して正極板と負極板とが捲回された捲回電極体と、前記捲回電極体を収容する電池ケースと、を備えた二次電池が提供される。前記正極板は、帯状の正極芯体と、前記正極芯体の少なくとも一方の表面に形成された正極活物質層と、を有し、前記負極板は、帯状の負極芯体と、前記負極芯体の少なくとも一方の表面に形成された負極活物質層と、を有し、前記セパレータは、帯状の基材層と、前記基材層の少なくとも一方の表面に形成され、ポリフッ化ビニリデンからなる網目状構造を有する表面層と、を有している。前記負極板の長手方向の一方の端部である負極始端部は、前記捲回電極体の内側に位置し、かつ、前記負極板の長手方向の他方の端部である負極終端部は、前記捲回電極体の外側に位置する。前記セパレータの長手方向の一方の端部であるセパレータ始端部は、前記捲回電極体の内側に位置し、かつ、前記セパレータの長手方向の他方の端部であるセパレータ終端部は、前記捲回電極体の外側に位置する。前記負極終端部の外側には、前記セパレータが配置され、前記負極終端部と前記セパレータ終端部との距離は、３０ｍｍ以下である。
本願発明者らは、種々の検討の結果、負極板の巻き終わり端部（負極終端部）と、セパレータの巻き終わり端部（セパレータ終端部）との距離が長すぎる場合に、セパレータがより帯電し、セパレータに折れやしわが発生しやすいことに着目した。そこで、負極終端部とセパレータ終端部との距離をより短くすることによって、上記の問題の発生を抑制することができることを見出した。即ち、負極終端部とセパレータ終端部との距離を３０ｍｍ以下とした。このように、負極終端部とセパレータ終端部との距離を短くすることによって、セパレータが単独で捲回される長さが短くなる。これにより、セパレータに折れやしわが発生することが抑制される。さらに、セパレータを単独で捲回するときにセパレータと巻き取り装置との接触時間が短くなるため、セパレータへの帯電が抑制される。これにより、セパレータが巻き取り装置等に張り付くことが抑制され、精度よくセパレータ等を捲回することができる。以上より、負極終端部とセパレータ終端部との距離を３０ｍｍ以下とすることによって、精度よく捲回された捲回電極体を備えた二次電池を得ることができる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、前記捲回電極体は、扁平形状に形成され、外表面が湾曲した一対の湾曲部と、一対の前記湾曲部を連結する外表面が平坦な平坦部と、を有し、前記捲回電極体の捲回軸方向に垂直かつ前記捲回電極体の厚み方向に垂直な方向を高さ方向としたとき、前記捲回電極体の前記高さ方向の寸法は、８０ｍｍ以上である。捲回電極体をプレスして扁平形状にするとき、ポリフッ化ビニリデンから構成された表面層は、これと接触する電極板（ここでは正極板および負極板）と強固に接着される。これにより、プレス後の捲回電極体にスプリングバックが発生することが抑制され、扁平形状を適切に維持することができる。また、捲回電極体の高さ方向の寸法が８０ｍｍ以上の場合には、負極終端部とセパレータ終端部との距離の長短による影響が特に大きく表れるため、負極終端部とセパレータ終端部との距離を３０ｍｍ以下にすることによる効果がより発揮される。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、前記捲回電極体の捲回軸方向に平行かつ前記捲回電極体の厚み方向に垂直な方向を幅方向としたとき、前記捲回電極体の前記幅方向の寸法は、２００ｍｍ以上である。捲回電極体の幅方向の寸法が２００ｍｍ以上の場合には、セパレータのはみ出し面積（捲回軸方向にはみ出た面積）の大小による影響が特に大きく表れるため、負極終端部とセパレータ終端部との距離を３０ｍｍ以下にすることによる効果がより発揮される。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、前記負極終端部と前記セパレータ終端部との距離をＡとし、前記捲回電極体の前記平坦部の前記高さ方向の寸法をＢとしたとき、以下の式：Ａ＜０．４Ｂ；を満たす。これにより、捲回電極体を作製するときに、セパレータに折れやしわが発生することが抑制されると共に、セパレータへの帯電が抑制される。この結果、精度よく捲回された捲回電極体を備えた二次電池を得ることができる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、前記負極終端部は、前記湾曲部に位置する。これにより、セパレータをより短くすることができる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、前記セパレータの終端部を前記捲回電極体の最外面に貼り付ける巻止めテープを備え、前記負極終端部と前記セパレータ終端部との距離をＡとし、前記巻止めテープの長さをＣとしたとき、以下の式：２０≦Ｃ≦４０、Ａ≧１／２Ｃ；を満たす。これにより、捲回電極体の巻きほぐれを抑制することができると共に、巻止めテープと負極終端部とが重ならないため巻止めテープの厚みによる段差を小さくすることができる。
ここに開示される二次電池の好適な一態様では、前記セパレータの終端部を前記捲回電極体の最外周に貼り付ける巻止めテープを備え、前記セパレータ終端部は、前記巻止めテープの長手方向の中央領域に位置し、前記巻止めテープは、前記負極終端部と重ならない。これにより、捲回電極体の巻きほぐれを抑制することができると共に、巻止めテープと負極終端部とが重ならないため巻止めテープの厚みによる段差を小さくすることができる。
一実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。 図１中のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。 図１中のIII-III線に沿う模式的な縦断面図である。 図１中のIV-IV線に沿う模式的な横断面図である。 封口板に取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。 正極第２集電体と負極第２集電体が取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る二次電池の捲回電極体の構成を示す模式図である。 図７の捲回電極体を模式的に示す正面図である。 図８中のIX-IX線に沿う模式的な縦断面図である。 一実施形態に係る二次電池の捲回電極体の正極板と負極板とセパレータの界面を模式的に示す拡大図である。
以下、ここで開示される技術の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、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、ここで開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、電池の一般的な構成および製造プロセス）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。ここで開示される技術は、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、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、「Ａ以上Ｂ以下」の意と共に、「好ましくはＡより大きい」および「好ましくはＢより小さい」の意を包含するものとする。
なお、本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極と負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、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の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタなども包含する。以下では、上述した二次電池のうち、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。
また、本明細書において参照する各図における符号Ｘは「奥行方向」を示し、符号Ｙは「幅方向」を示し、符号Ｚは「高さ方向」を示す。また、奥行方向ＸにおけるＦは「前」を示し、Ｒｒは「後」を示す。幅方向ＹにおけるＬは「左」を示し、Ｒは「右」を示す。そして、高さ方向ＺにおけるＵは「上」を示し、「Ｄ」は下を示す。但し、これらの方向は説明の便宜上の定めたものであり、ここに開示される二次電池を使用する際の設置形態を限定することを意図したものではない。
＜第１の実施形態＞
１．二次電池の構造
以下、ここに開示される二次電池の一実施形態について図１～図１０を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。図２は、図１中のII-II線に沿う模式的な縦断面図である。図３は、図１中のIII-III線に沿う模式的な縦断面図である。図４は、図１中のIV-IV線に沿う模式的な横断面図である。図５は、封口板に取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。図６は、正極第２集電体と負極第２集電体が取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。図７は、本実施形態に係る二次電池の捲回電極体の構成を示す模式図である。図８は、図７の捲回電極体を模式的に示す正面図である。図９は、図８中のIX-IX線に沿う模式的な縦断面図である。図１０は、本実施形態に係る二次電池の捲回電極体の正極板と負極板とセパレータの界面を模式的に示す拡大図である。
図２に示すように、本実施形態に係る二次電池１００は、捲回電極体４０と、捲回電極体４０を収容する電池ケース５０を備えている。以下、かかる二次電池１００の具体的な構成について説明する。
（１）電池ケース
電池ケース５０は、捲回電極体４０を収容する筐体である。図示は省略するが、電池ケース５０の内部には非水電解液も収容されている。図１に示すように、本実施形態における電池ケース５０は、扁平かつ有底の直方体形状（角形）の外形を有する。なお、電池ケース５０には、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、電池ケース５０は、金属製であるとよい。かかる電池ケース５０の材料の一例として、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等が挙げられる。
図１および図２に示すように、電池ケース５０は、外装体５２と、封口板５４とを備えている。外装体５２は、上面に開口５２ｈを有する扁平な有底角型の容器である。外装体５２は、平面略矩形の底壁５２ａと、底壁５２ａの長辺から高さ方向Ｚの上方に延びる一対の長側壁５２ｂと、底壁５２ａの短辺から高さ方向Ｚの上方に延びる一対の短側壁５２ｃとを備えている。一方、封口板５４は、外装体５２の開口５２ｈを塞ぐ、平面略矩形の板状部材である。そして、封口板５４の外周縁部は、外装体５２の開口５２ｈの外周縁部と接合（例えば溶接）されている。これによって、内部が気密に密閉された電池ケース５０が作製される。また、封口板５４には、注液孔５５とガス排出弁５７が設けられている。注液孔５５は、密閉後の電池ケース５０の内部に非水電解液を注液するために設けられた貫通孔である。なお、注液孔５５は、非水電解液の注液後に封止部材５６によって封止される。また、ガス排出弁５７は、電池ケース５０内で大量のガスが発生した際に破断（開口）し、当該ガスを排出するように設計された薄肉部である。
（２）電解液
上述の通り、電池ケース５０の内部には、捲回電極体４０の他に、電解液（図示省略）も収容されている。電解液には、従来公知の二次電池において使用されているものを特に制限なく使用できる。例えば、電解液には、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。この非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。
（３）電極端子
また、封口板５４の幅方向Ｙの一方（図１、図２中の左側）の端部には、正極端子６０が取り付けられている。かかる正極端子６０は、電池ケース５０の外側において、板状の正極外部導電部材６２と接続されている。一方、封口板５４の幅方向Ｙの他方（図１、図２中の右側）の端部には、負極端子６５が取り付けられている。かかる負極端子６５には、板状の負極外部導電部材６７が取り付けられている。これらの外部導電部材（正極外部導電部材６２および負極外部導電部材６７）は、外部接続部材（バスバー等）を介して、他の二次電池や外部機器と接続される。なお、外部導電部材は、導電性に優れた金属（アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等）で構成されていることが好ましい。
（４）電極集電体
図３～図５に示すように、本実施形態に係る二次電池１００では、電池ケース５０内に複数個（３個）の捲回電極体４０が収容されている。詳しい構造は後述するが、各々の捲回電極体４０には、正極タブ群４２と負極タブ群４４とが設けられている（図７及び図８参照）。図４に示すように、これらの電極タブ群（正極タブ群４２と負極タブ群４４）は、電極集電体（正極集電体７０と負極集電体７５）が接合された状態で折り曲げられている。
具体的には、複数の捲回電極体４０の各々の正極タブ群４２は、正極集電体７０を介して正極端子６０と接続されている。この正極集電体７０は、電池ケース５０の内部に収容されている。この正極集電体７０は、図２および図５に示すように、封口板５４の内側面に沿って幅方向Ｙに延びる板状の導電部材である正極第１集電体７１と、高さ方向Ｚに沿って延びる板状の導電部材である複数の正極第２集電体７２とを備えている。そして、正極端子６０の下端部６０ｃは、封口板５４の端子挿通孔５８を通って電池ケース５０の内部に挿入され、正極第１集電体７１と接続されている（図２参照）。一方で、図４～図６に示すように、この二次電池１００では、複数の捲回電極体４０に対応した数の正極第２集電体７２が設けられている。それぞれの正極第２集電体７２は、捲回電極体４０の正極タブ群４２に接続される。そして、図４および図５に示すように、捲回電極体４０の正極タブ群４２は、正極第２集電体７２と捲回電極体４０の一方の側面４０ａとが対向するように折り曲げられる。これによって、正極第２集電体７２の上端部と正極第１集電体７１とが電気的に接続される。
一方、複数の捲回電極体４０の各々の負極タブ群４４は、負極集電体７５を介して負極端子６５と接続される。かかる負極側の接続構造は、上述した正極側の接続構造と略同一である。具体的には、負極集電体７５は、封口板５４の内側面に沿って幅方向Ｙに延びる板状の導電部材である負極第１集電体７６と、高さ方向Ｚに沿って延びる板状の導電部材である複数の負極第２集電体７７とを備えている（図２および図５参照）。そして、負極端子６５の下端部６５ｃは、端子挿通孔５９を通って電池ケース５０の内部に挿入され、負極第１集電体７６と接続される（図２参照）。一方、複数の負極第２集電体７７の各々は、捲回電極体４０の負極タブ群４４と接続される（図４～図６参照）。そして、負極タブ群４４は、負極第２集電体７７と捲回電極体４０の他方の側面４０ｂとが対向するように折り曲げられる。これによって、負極第２集電体７７の上端部と負極第１集電体７６とが電気的に接続される。また、電極集電体（正極集電体７０および負極集電体７５）にも、導電性に優れた金属（アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等）が好適に使用できる。
（５）絶縁部材
また、この二次電池１００では、捲回電極体４０と電池ケース５０との導通を防止するために、種々の絶縁部材が取り付けられている。具体的には、正極外部導電部材６２（負極外部導電部材６７）と封口板５４の外側面との間には、外部絶縁部材９２が介在している（図１参照）。これによって、正極外部導電部材６２や負極外部導電部材６７が封口板５４と導通することを防止できる。また、封口板５４の端子挿通孔５８、５９の各々にはガスケット９０が装着されている（図２参照）。これによって、端子挿通孔５８、５９に挿通された正極端子６０（又は負極端子６５）が封口板５４と導通することを防止できる。また、正極第１集電体７１（又は負極第１集電体７６）と封口板５４の内側面との間には、内部絶縁部材９４が配置されている。この内部絶縁部材９４は、正極第１集電体７１（又は負極第１集電体７６）と封口板５４の内側面との間に介在する板状のベース部９４ａを備えている。これによって、正極第１集電体７１や負極第１集電体７６が封口板５４と導通することを防止できる。さらに、内部絶縁部材９４は、封口板５４の内側面から捲回電極体４０に向かって突出する突出部９４ｂを備えている（図２および図３参照）。これによって、高さ方向Ｚにおける捲回電極体４０の移動を規制し、捲回電極体４０と封口板５４が直接接触することを防止できる。加えて、複数の捲回電極体４０は、絶縁性の樹脂シートからなる電極体ホルダ９８（図３参照）に覆われた状態で電池ケース５０の内部に収容される。これによって、捲回電極体４０と外装体５２が直接接触することを防止できる。なお、上述した各々の絶縁部材の材料は、所定の絶縁性を有していれば特に限定されない。一例として、ポリオレフィン系樹脂（例、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ））、フッ素系樹脂（例、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））等の合成樹脂材料を使用できる。
（６）捲回電極体
図７に示すように、本実施形態に係る二次電池１００において使用される電極体は、セパレータ３０を介して正極板１０と負極板２０とが捲回された扁平形状の捲回電極体４０である。そして、かかる扁平形状の捲回電極体４０は、外表面が湾曲した一対の湾曲部４０ｒと、当該一対の湾曲部４０ｒを連結する外表面が平坦な平坦部４０ｆとを有している。なお、この二次電池１００では、捲回電極体４０の捲回軸ＷＬと二次電池１００の幅方向Ｙとが略一致するように、電池ケース５０内に捲回電極体４０が収容される（図２参照）。すなわち、以下の説明における「捲回軸方向」は、図中の幅方向Ｙと略同一の方向である。捲回電極体４０の厚みｔ１（図９参照）は、１０ｍｍ以上が好ましい。厚みｔ１は、例えば、１０ｍｍ～２５ｍｍが好ましく、１１ｍｍ～１５ｍｍがより好ましい。「捲回電極体の厚み」とは、一対の平坦部４０ｆ同士の距離を指す。即ち、「捲回電極体の厚み」とは、奥行き方向Ｘにおける捲回電極体４０の長さを指す。捲回電極体４０の高さ方向Ｚの寸法ｈ１（図８参照）は、８０ｍｍ以上が好ましい。寸法ｈ１は、例えば、８０ｍｍ～１００ｍｍが好ましく、９０ｍｍ～９５ｍｍがより好ましい。「捲回電極体の高さ方向の寸法」とは、捲回電極体４０の捲回軸方向に垂直かつ捲回電極体４０の厚み方向に垂直な方向における捲回電極体４０の長さを指す。即ち、「捲回電極体の高さ方向の寸法」とは、高さ方向Ｚの捲回電極体４０の長さを指す。捲回電極体４０の幅方向Ｙの寸法ＷＸ（図７参照）は、２００ｍｍ以上が好ましい。寸法ＷＸは、例えば、２００ｍｍ～４００ｍｍが好ましく、２７５ｍｍ～３００ｍｍがより好ましい。「捲回電極体の幅方向の寸法」とは、捲回電極体４０の捲回軸方向に垂直かつ捲回電極体４０の厚み方向に垂直な方向における捲回電極体４０の長さを指す。即ち、「捲回電極体の幅方向の寸法」とは、幅方向Ｙの捲回電極体４０の長さを指す。
（ａ）正極板
図７および図１０に示すように、正極板１０は、長尺な帯状の部材である。正極板１０は、帯状の金属箔である正極芯体１２と、正極芯体１２の表面に付与された正極活物質層１４とを備えている。なお、電池性能の観点から、正極活物質層１４は、正極芯体１２の両面に付与されていることが好ましい。また、この正極板１０では、捲回軸方向（幅方向Ｙ）の一方の端辺から外側（図７中の左側）に向かって正極タブ１２ｔが突出している。そして、この正極タブ１２ｔは、長尺な帯状の正極板１０の長手方向Ｌにおいて所定の間隔を空けて複数形成されている。この正極タブ１２ｔは、正極活物質層１４が付与されておらず、正極芯体１２が露出した領域である。また、この正極板１０の正極タブ１２ｔ側の端辺に隣接した領域には、正極板１０の長手方向Ｌに沿って延びる保護層１６が形成されている。
正極板１０を構成する各部材には、一般的な二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、正極芯体１２には、所定の導電性を有した金属材料を好ましく使用できる。かかる正極芯体１２は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等から構成されていることが好ましい。
また、正極活物質層１４は、正極活物質を含む層である。正極活物質は、電荷担体を可逆的に吸蔵・放出できる粒子状の材料である。高性能の正極板１０を安定的に作製するという観点から、正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物が好適である。上記リチウム遷移金属複合酸化物の中でも、遷移金属として、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）およびマンガン（Ｍｎ）からなる群の少なくとも一種を含むリチウム遷移金属複合酸化物は特に好適である。具体例としては、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物（ＮＣＭ）、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物（ＮＣＡ）、リチウム鉄ニッケルマンガン系複合酸化物等が挙げられる。また、Ｎｉ、ＣｏおよびＭｎを含まないリチウム遷移金属複合酸化物の好適例として、リチウムリン酸鉄系複合酸化物（ＬＦＰ）等が挙げられる。なお、本明細書における「リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物」とは、主要構成元素（Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｏ）の他に、添加的な元素を含む酸化物を包含する用語である。かかる添加的な元素の例としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ等の遷移金属元素や典型金属元素等が挙げられる。また、添加的な元素は、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ等の半金属元素や、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等の非金属元素であってもよい。詳しい説明は省略するが、このことは「～系複合酸化物」と記載した他のリチウム遷移金属複合酸化物についても同様である。また、正極活物質層１４は、正極活物質以外の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤の一例として、導電材、バインダ等が挙げられる。導電材の具体例としては、アセチレンブラック（ＡＢ）等の炭素材料が挙げられる。バインダの具体例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の樹脂バインダが挙げられる。なお、正極活物質層１４の固形分全体を１００質量％としたときの正極活物質の含有量は、概ね８０質量％以上であり、典型的には９０質量％以上である。
正極活物質層１４の幅寸法ｗ１（図７参照）は、１００ｍｍ以上が好ましい。正極活物質層１４の幅寸法ｗ１は、１００ｍｍ～３５０ｍｍが好ましく、２７５ｍｍ～３００ｍｍがより好ましい。この正極活物質層１４の幅寸法ｗ１が長くなるにつれて捲回電極体４０が大型化するため、セパレータ３０を巻き終えるときにセパレータ３０に発生する静電気やセパレータ３０に折れやしわが生じやすくなる傾向がある。なお、上記「正極活物質層の幅寸法」とは、捲回電極体の捲回軸が延びる方向（捲回軸方向）における正極活物質層の長さを指す。
一方、保護層１６は、正極活物質層１４よりも電気伝導性が低くなるように構成された層である。かかる保護層１６を正極板１０の端辺に隣接した領域に設けることによって、セパレータ３０が破損した際に、正極芯体１２と負極活物質層２４とが直接接触することによる内部短絡を防止できる。例えば、保護層１６として、絶縁性のセラミック粒子を含む層を形成すると好ましい。かかるセラミック粒子としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）等の無機酸化物や、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物や、マイカ、タルク、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン等の粘土鉱物や、ガラス繊維などが挙げられる。絶縁性や耐熱性を考慮すると、上述の中でも、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、シリカおよびチタニアが好適である。また、保護層１６は、上記セラミック粒子を正極芯体１２の表面に定着させるためのバインダを含有していてもよい。かかるバインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の樹脂バインダが挙げられる。なお、保護層は、正極板の必須の構成要素ではない。すなわち、ここに開示される二次電池では、保護層が形成されていない正極板を使用することもできる。
なお、正極板１０の厚みｔ２（図１０参照）は、８０μｍ以上が好ましく、１００μｍ以上がより好ましく、１２０μｍ以上がさらに好ましい。このような充分な厚みを有する正極板１０は、プレス成形後の弾性作用が大きいため、湾曲部４０ｒに残留した弾性作用によって平坦部４０ｆが膨張するスプリングバックが生じ、極間距離が増大しやすくなり得る。詳しくは後述するが、ここに開示される技術によると、スプリングバックに起因した極間距離の増大も好適に抑制できる。なお、スプリングバックを防止しやすくするという観点から、正極板１０の厚みは、２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１６０μｍ以下がさらに好ましい。なお、本明細書における「正極板の厚み」は、正極芯体と正極活物質層の合計厚みである。
（ｂ）負極板
図７および図１０に示すように、負極板２０は、長尺な帯状の部材である。かかる負極板２０は、帯状の金属箔である負極芯体２２と、負極芯体２２の表面に付与された負極活物質層２４とを備えている。なお、電池性能の観点から、負極活物質層２４は、負極芯体２２の両面に付与されていることが好ましい。さらに、この負極板２０には、捲回軸方向（幅方向Ｙ）の一方の端辺から外側（図７中の右側）に向かって突出する負極タブ２２ｔが設けられている。この負極タブ２２ｔは、負極板２０の長手方向Ｌにおいて所定の間隔を空けて複数設けられている。この負極タブ２２ｔは、負極活物質層２４が付与されておらず、負極芯体２２が露出した領域である。
負極板２０を構成する各部材には、一般的な二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）で使用され得る従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、負極芯体２２には、所定の導電性を有した金属材料を好ましく使用できる。かかる負極芯体２２は、例えば、銅や銅合金等から構成されていることが好ましい。
また、負極活物質層２４は、負極活物質を含む層である。負極活物質には、上述した正極活物質との関係において電荷担体を可逆的に吸蔵・放出できれば特に限定されず、従来の一般的な二次電池で使用され得る材料を特に制限なく使用できる。かかる負極活物質としては、炭素材料、シリコン系材料などが挙げられる。炭素材料としては、例えば、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン、非晶質炭素等を使用し得る。また、黒鉛の表面が非晶質炭素で被覆された非晶質炭素被覆黒鉛などを使用することもできる。一方、シリコン系材料としては、シリコン、シリコン酸化物（シリカ）などが挙げられる。また、シリコン系材料は、他の金属元素（例えばアルカリ土類金属）や、その酸化物を含有していてもよい。また、負極活物質層２４は、負極活物質以外の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤の一例として、バインダ、増粘剤等が挙げられる。バインダの具体例として、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系のバインダが挙げられる。また、増粘剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられる。なお、負極活物質層２４の固形分全体を１００質量％としたときの負極活物質の含有量は、概ね３０質量％以上であり、典型的には５０質量％以上である。なお、負極活物質は、負極活物質層２４の８０質量％以上を占めていてもよいし、９０質量％以上を占めていてもよい。また、負極活物質層２４の幅寸法ｗ２（図７参照）は、１２０ｍｍ以上が好ましい。負極活物質層２４の幅寸法ｗ２は、１２０ｍｍ～３７０ｍｍが好ましく、２８０ｍｍ～３０５ｍｍがより好ましい。
また、負極板２０の厚みｔ３（図１０参照）は、１００μｍ以上が好ましく、１３０μｍ以上がより好ましく、１６０μｍ以上がさらに好ましい。上述した正極板１０と同様に、負極板２０が厚くなると、スプリングバックに起因した極間距離の増大が促進される可能性がある。しかし、ここに開示される技術によると、このような厚みの負極板２０を使用した場合でも、スプリングバックの発生を好適に抑制でできる。一方、スプリングバックを防止しやすくするという観点から、負極板２０の厚みは、２５０μｍ以下が好ましく、２２０μｍ以下がより好ましく、１９０μｍ以下がさらに好ましい。なお、本明細書における「負極板の厚み」は、負極芯体と負極活物質層の合計厚みである。
（ｃ）セパレータ
図７および図９に示すように、本実施形態における捲回電極体４０は、２枚のセパレータ３０を備えている。各々のセパレータ３０は、電荷担体が通過し得る微細な貫通孔が複数形成された絶縁シートである。このセパレータ３０を正極板１０と負極板２０との間に介在させることによって、正極板１０と負極板２０との接触を防止すると共に、正極板１０と負極板２０との間で電荷担体（例えばリチウムイオン）を移動させることができる。
図１０に示すように、本実施形態におけるセパレータ３０は、帯状の基材層３２と、当該基材層３２の表面（両面）に形成された表面層３４とを有している。詳しい作用は後述するが、本実施形態では、上記構成のセパレータ３０の一方の表面層３４と正極板１０とが接着し、他方の表面層３４と負極板２０とが接着している。これによって、セパレータ３０による極間距離保持機能が十分に発揮される。また、捲回電極体４０の平坦部４０ｆ（図９参照）が厚み方向（奥行方向Ｘ）に膨張することも規制されるため、スプリングバックに起因した極間距離の増大も抑制できる。以下、かかる構成のセパレータ３０について説明する。
まず、基材層３２は、従来公知の二次電池のセパレータにおいて用いられるものを特に制限なく使用できる。例えば、基材層３２は、ポリオレフィン樹脂等を含む多孔質のシート状部材であることが好ましい。これによって、セパレータ３０の柔軟性を充分に確保し、捲回電極体４０の作製（捲回およびプレス成形）を容易に実施できる。なお、ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等やこれらの混合物を使用できる。基材層３２は、ポリエチレンから構成されていることが好ましい。また、基材層３２の厚みｔ４（図１０参照）は、５μｍ～２５μｍが好ましく、１２μｍ～２０μｍがより好ましい。また、基材層３２の透気度は、５０秒／１００ｃｃ～３００秒／１００ｃｃが好ましく、１００秒／１００ｃｃ～２５０秒／１００ｃｃがより好ましい。透気度は、例えば、ガーレー試験法によって測定される。また、基材層３２の空隙率は、２０％～７０％が好ましく、３０％～６０％がより好ましく、４０％～５０％がさらに好ましい。これによって、正極板１０と負極板２０との間で適切に電荷担体を移動させることができる。なお、本明細書における「空隙率」は、特に言及しない限りにおいて、プレス成形前の空隙率を示すものとする。なお、この「プレス成形前の空隙率」は、正極板および負極板と対向していない領域に配置されたセパレータを測定対象とすることで得ることができる。この「正極板および負極板と対向していない領域」としては、図７中の捲回電極体４０の両側縁部に形成された「セパレータ３０のみが延出した領域３０ａ」などが挙げられる。
図１０に示すように、本実施形態における表面層３４は、基材層３２の両面に形成された層である。この表面層３４には、無機粒子とバインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とが含まれている。無機粒子としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ベーマイト、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、マグネシア、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化鉄、セリア、イットリア等のセラミックを主成分として含むセラミック粒子が挙げられる。この種の無機粒子を含む表面層３４は、優れた耐熱性を有している。これによって、温度上昇時のセパレータ３０の熱収縮を抑制し、二次電池１００の安全性の向上に貢献できる。なお、上述したセラミック粒子のなかでも、アルミナ粒子、ベーマイト粒子は、セパレータ３０の熱収縮抑制の観点から特に好適である。なお、無機粒子の平均粒子径は、例えば０．０５μｍ～３．０μｍが好ましく、０．１μｍ～１．０μｍがより好ましい。また、無機粒子の比表面積は、例えば２ｍ２／ｇ～１３ｍ２／ｇ程度が好適である。なお、本明細書における「平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒子径（Ｄ５０粒子径）を意味するものとする。また、表面層３４の厚みｔ５（図１０参照）は、１μｍ～４μｍが好ましく、１．５μｍ～３μｍがより好ましい。ＰＶｄＦは、電極板に対する接着性をより好適に発揮できる。また、表面層３４にＰＶｄＦを用いることから、表面層３４に対向する正極板１０の正極活物質層１４にはバインダとしてＰＶｄＦが含まれることが好ましい。これによって、表面層３４と正極板１０との接着強度をさらに向上させることができる。
また、表面層３４は、正極板１０（又は負極板２０）に対して所定の接着性が発揮されるように、無機粒子の含有量が調節されていることが好ましい。例えば、表面層３４における無機粒子の含有量は、９０質量％未満が好ましく、８５質量％以下がより好ましく、８０質量％以下（例えば７５質量％）が特に好ましい。このように表面層３４における無機粒子の含有量を一定以下にすると、プレス成形において表面層３４が変形しやすくなるため、正極板１０（又は負極板２０）と表面層３４との嵌合（接着）による極間距離保持効果を適切に発揮できる。一方、表面層３４における無機粒子の含有量を減少させ過ぎると、バインダ等の樹脂材料の含有量が相対的に多くなるため、プレス成形前の表面層３４に粘着性が生じる可能性がある。このような場合、セパレータ３０を介して正極板１０と負極板２０を捲回することが困難になり得る。かかる観点から、表面層３４における無機粒子の含有量は、６０質量以上が好ましく、６５質量％以上がより好ましく、７０質量％以上（例えば７５質量％）が特に好ましい。また、このように一定以上の無機粒子を含む表面層３４を形成することによって、セパレータ３０の熱収縮による内部短絡を好適に防止することもできる。なお、本明細書における「無機粒子の含有量」は、表面層の総質量に対する無機粒子の質量比である。
また、表面層３４は、ポリフッ化ビニリデンからなる複数の空隙を含む網目状構造を有する。かかる表面層３４では、網目状に硬化したポリフッ化ビニリデンの内部に無機粒子が分散している。この網目状構造を有する表面層３４は、高い柔軟性を有しているため、プレス成形の際に押し潰されるように変形する。これによって、捲回電極体４０の厚みｔ１のばらつきをセパレータ３０において吸収できるため、極間距離のばらつきによる電荷担体の析出を抑制できる。なお、網目状構造の表面層３４の空隙率は、３０％～９０％が好ましく、４０％～８０％がより好ましく、５５％～７５％が特に好ましい。これにより、表面層３４に好適な柔軟性を付与して捲回電極体４０の厚みｔ１のばらつきを抑制すると共に、セパレータ３０の強度を維持することができる。
次に、扁平形状の捲回電極体４０の製造方法について説明する。本製造方法は、（１）捲回工程と、（２）プレス成形工程とを含む。
（１）捲回工程
本工程では、まず、セパレータ３０、負極板２０、セパレータ３０、正極板１０を、この順序で積層した積層体を作製する（図７参照）。このとき、幅方向Ｙの一方（図７中の左側）の側縁から正極板１０の正極タブ１２ｔのみが突出し、かつ、他方（図７中の右側）の側縁から負極板２０の負極タブ２２ｔのみが突出するように、各々のシート部材の幅方向Ｙにおける積層位置を調節する。そして、作製した積層体を捲回することによって筒状の捲回電極体４０を作製する。このときの捲回数は、目的とする二次電池１００の性能や製造効率などを考慮して適宜調節することが好ましい。なお、図９に示す捲回電極体４０は、説明の便宜上、捲回数を大幅に減らしたものを示している。すなわち、図９に示す捲回電極体４０の捲回数は、ここに開示される捲回電極体の捲回数を限定するものではない。
ここで、捲回電極体４０を構成する正極板１０、負極板２０およびセパレータ３０は、正極板１０、負極板２０、セパレータ３０の順に長手方向の長さが長くなる。即ち、セパレータ３０が最も長い。図９に示すように、負極板２０の負極終端部２０ｅの外側には、セパレータ３０が配置される。負極終端部２０ｅとセパレータ３０のセパレータ終端部３０ｅとの距離Ａ（即ち周方向の距離Ａ）は、３０ｍｍ以下（例えば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下）に設定される。例えば、セパレータ３０を切断すること等によってセパレータ３０の長手方向の長さを適宜調整することができる。なお、セパレータ終端部３０ｅとは、２つのセパレータ３０のうち外側に位置するセパレータ３０Ａの終端部である。なお、２つのセパレータ３０のうち内側に位置するセパレータ３０Ｂは、外側に位置するセパレータ３０Ａより短くてもよい。上述のように、セパレータ３０が最も長いため、積層体の捲回の完了間際にはセパレータ３０のみが捲回されることになる。このため、セパレータ３０に帯電が生じて他の部材に張り付いてしまったり、捲回が完了するまでにセパレータ３０に折れやしわが発生したりしてしまう虞がある。しかし、ここに開示された技術によると、負極終端部２０ｅとセパレータ終端部３０ｅとの距離Ａを３０ｍｍ以下とすることによって上述の問題の発生を抑制することができ、精度よく捲回された捲回電極体４０を作製することができる。セパレータ３０の捲回が完了すると、巻止めテープ３８によってセパレータ終端部３０ｅは捲回電極体４０の最外周（ここではセパレータ３０Ａ）に貼り付けられる。巻止めテープ３８は、捲回電極体４０の巻きほぐれを防止するために貼り付けられる。巻止めテープ３８は、平坦部４０ｆに位置する。巻止めテープ３８の長手方向（捲回電極体４０の周方向または高さ方向Ｚ）の長さＣは、例えば、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。セパレータ終端部３０ｅは、巻止めテープ３８の長手方向の中央領域に位置する。ここで、巻止めテープ３８の長手方向の中央領域とは、巻止めテープ３８の長手方向の中央から±１０％の長さに含まれる領域を表す。巻止めテープ３８は、負極始端部２０ｓおよび負極終端部２０ｅとは重ならない。
（２）プレス成形工程
本工程では、捲回電極体４０をプレスすることによって、扁平形状の捲回電極体４０（図９参照）を作製する。図９に示すように、このプレス成形後の扁平形状の捲回電極体４０は、外表面が湾曲した一対の湾曲部４０ｒと、当該一対の湾曲部４０ｒを連結する外表面が平坦な平坦部４０ｆとを有している。本実施形態では、プレス成形において、セパレータ３０の表面層３４が正極板１０および負極板２０と接着される。具体的には、プレス成形において捲回電極体４０を押し潰した結果、平坦部４０ｆに位置するシート状部材（正極板１０、負極板２０およびセパレータ３０）の各々に大きな圧力が加わる。このとき、本実施形態では、表面層３４における無機粒子の含有量やプレス成形における圧力などを調節することによって、正極活物質層１４（又は負極活物質層２４）の表面の凹凸に合わせて表面層３４を変形させる。これによって、捲回電極体４０の平坦部４０ｆにおけるセパレータ３０と正極板１０および負極板２０との界面で、セパレータ３０と正極板１０および負極板２０とが嵌合して接着されるため、セパレータ３０によって正極板１０と負極板２０との極間距離が保持される。また、スプリングバックに起因する極間距離の増大を抑制することができる。
図９に示すように、プレス成形後の捲回電極体４０では、帯状の正極板１０の長手方向の一方の端部である正極始端部１０ｓが捲回電極体４０の内側に位置する。正極板１０の長手方向の他方の端部である正極終端部１０ｅが捲回電極体４０の外側に位置する。正極始端部１０ｓは、捲回電極体４０の平坦部４０ｆに位置する。正極終端部１０ｅは、捲回電極体４０の第１湾曲部４０ｒ１に位置する。ここで、第１湾曲部４０ｒ１は、湾曲部４０ｒを奥行き方向Ｘに二等分したときに後方に位置する部分であり、前方から後方に向けて下方に湾曲する部分である。また、帯状の負極板２０の長手方向の一方の端部である負極始端部２０ｓが捲回電極体４０の内側に位置する。負極板２０の長手方向の他方の端部である負極終端部２０ｅが捲回電極体４０の外側に位置する。負極始端部２０ｓは、捲回電極体４０の平坦部４０ｆに位置する。負極終端部２０ｅは、捲回電極体４０の第２湾曲部４０ｒ２に位置する。ここで、第２湾曲部４０ｒ２は、湾曲部４０ｒを奥行き方向Ｘに二等分したときに前方に位置する部分であり、後方から前方に向けて下方に湾曲する部分である。また、帯状のセパレータ３０の長手方向の一方の端部であるセパレータ始端部３０ｓが捲回電極体４０の内側に位置する。セパレータ３０の長手方向の他方の端部であるセパレータ終端部３０ｅが捲回電極体４０の外側に位置する。セパレータ始端部３０ｓおよびセパレータ終端部３０ｅは、いずれも捲回電極体４０の平坦部４０ｆに位置する。
図９に示すように、扁平形状の捲回電極体４０において、負極終端部２０ｅとセパレータ終端部３０ｅとの距離をＡとし、捲回電極体４０の平坦部４０ｆの高さ方向Ｚの寸法をＢとしたとき、以下の式：Ａ＜０．４Ｂ；を満たす。これにより、捲回電極体４０を作製するときに、セパレータ３０に折れやしわが発生することが抑制されると共に、セパレータ３０への帯電が抑制される。また、巻止めテープ３８の長手方向（捲回電極体４０の周方向または高さ方向Ｚ）の長さをＣとしたとき、以下の式：２０≦Ｃ≦４０、Ａ≧１／２Ｃ；を満たす。これにより、捲回電極体４０の巻きほぐれを抑制することができると共に、巻止めテープ３８と負極終端部２０ｅとが重ならないため巻止めテープ３８の厚みによる段差を小さくすることができる。
＜他の実施形態＞
以上、ここに開示される技術の一実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は、ここに開示される技術が適用される一例を示したものであり、ここに開示される技術を限定するものではない。以下、ここに開示される技術の他の実施形態について説明する。
（１）表面層の形成面
上述した実施形態では、基材層３２の両面に表面層３４が形成されている。しかし、表面層は、基材層の両面に形成されている必要はなく、基材層の表面の少なくとも一方の面に形成されていればよい。但し、セパレータと電極体との接着性や、セパレータの熱収縮の抑制などを考慮すると、表面層は、基材層の両面に形成されている方が好ましい。なお、上述した通り、表面層は、負極板よりも正極板に対する接着性に優れている傾向がある。かかる点を考慮すると、基材層の表面の一方のみに表面層を形成する場合には、正極板と接する側の面に表面層を形成した方が好ましい。
（２）捲回電極体の個数
上述の実施形態に係る二次電池１００は、電池ケース５０の内部に３個の捲回電極体４０が収容されている。しかし、１つの電池ケース内に収容される電極体の数は、特に限定されず、２つ以上（複数）であってもよいし、１つであってもよい。
（３）捲回電極体の寸法
ここに開示される技術は、下記の外形寸法の捲回電極体４０を備えた二次電池１００に対して好適に適用できる。捲回電極体４０の厚みｔ１に対して、負極終端部２０ｅとセパレータ３０のセパレータ終端部３０ｅとの距離Ａが２５０％以内（即ちＡ≦２．５ｔ１）の捲回電極体４０。捲回電極体４０の湾曲部４０ｒの周方向の長さＥ（図９参照）に対して、負極終端部２０ｅとセパレータ３０のセパレータ終端部３０ｅとの距離Ａが１５０％以内（即ちＡ≦１．５Ｅ）の捲回電極体４０。捲回電極体４０の高さ方向Ｚの寸法ｈ１に対して、負極終端部２０ｅとセパレータ３０のセパレータ終端部３０ｅとの距離Ａが３０％以内（即ちＡ≦０．３ｈ１）の捲回電極体４０。捲回電極体４０の平坦部４０ｆの面積に対して、負極終端部２０ｅからはみ出したセパレータ３０の面積が０．００９ｍ２以下の捲回電極体４０。
以上、本発明を詳細に説明したが、上述の説明は例示にすぎない。すなわち、ここで開示される技術には上述した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１０ 正極板
１２ 正極芯体
１４ 正極活物質層
１６ 保護層
２０ 負極板
２０ｅ 負極終端部
２２ 負極芯体
２４ 負極活物質層
３０ セパレータ
３０ｅ セパレータ終端部
３２ 基材層
３４ 表面層
３８ 巻止めテープ
４０ 捲回電極体
４０ｆ 平坦部
４０ｒ 湾曲部
４２ 正極タブ群
４４ 負極タブ群
５０ 電池ケース
６０ 正極端子
６５ 負極端子
７０ 正極集電体
７５ 負極集電体
１００ 二次電池

Claims (7)

  1. セパレータを介して正極板と負極板とが捲回された捲回電極体と、前記捲回電極体を収容する電池ケースと、を備えた二次電池であって、
    前記正極板は、帯状の正極芯体と、前記正極芯体の少なくとも一方の表面に形成された正極活物質層と、を有し、
    前記負極板は、帯状の負極芯体と、前記負極芯体の少なくとも一方の表面に形成された負極活物質層と、を有し、
    前記セパレータは、帯状の基材層と、前記基材層の少なくとも一方の表面に形成され、ポリフッ化ビニリデンからなる網目状構造を有する表面層と、を有し、
    前記負極板の長手方向の一方の端部である負極始端部は、前記捲回電極体の内側に位置し、かつ、前記負極板の長手方向の他方の端部である負極終端部は、前記捲回電極体の外側に位置し、
    前記セパレータの長手方向の一方の端部であるセパレータ始端部は、前記捲回電極体の内側に位置し、かつ、前記セパレータの長手方向の他方の端部であるセパレータ終端部は、前記捲回電極体の外側に位置し、
    前記負極終端部の外側には、前記セパレータが配置され、
    前記負極終端部と前記セパレータ終端部との距離は、３０ｍｍ以下である、二次電池。
  2. 前記捲回電極体は、扁平形状に形成され、外表面が湾曲した一対の湾曲部と、一対の前記湾曲部を連結する外表面が平坦な平坦部と、を有し、
    前記捲回電極体の捲回軸方向に垂直かつ前記捲回電極体の厚み方向に垂直な方向を高さ方向としたとき、前記捲回電極体の前記高さ方向の寸法は、８０ｍｍ以上である、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記捲回電極体の捲回軸方向に平行かつ前記捲回電極体の厚み方向に垂直な方向を幅方向としたとき、前記捲回電極体の前記幅方向の寸法は、２００ｍｍ以上である、請求項２に記載の二次電池。
  4. 前記負極終端部と前記セパレータ終端部との距離をＡとし、前記捲回電極体の前記平坦部の前記高さ方向の寸法をＢとしたとき、以下の式：
    Ａ＜０．４Ｂ；を満たす、請求項２または３に記載の二次電池。
  5. 前記負極終端部は、前記湾曲部に位置する、請求項２から４のいずれか一項に記載の二次電池。
  6. 前記セパレータ終端部を前記捲回電極体の最外面に貼り付ける巻止めテープを備え、
    前記負極終端部と前記セパレータ終端部との距離をＡとし、前記巻止めテープの長さをＣとしたとき、以下の式：
    ２０≦Ｃ≦４０、Ａ≧１／２Ｃ；を満たす、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池。
  7. 前記セパレータ終端部を前記捲回電極体の最外周に貼り付ける巻止めテープを備え、
    前記セパレータ終端部は、前記巻止めテープの長手方向の中央領域に位置し、
    前記巻止めテープは、前記負極終端部と重ならない、請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池。
JP2021037458A 2021-03-09 2021-03-09 二次電池 Active JP7385613B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021037458A JP7385613B2 (ja) 2021-03-09 2021-03-09 二次電池
EP22155398.5A EP4057406A1 (en) 2021-03-09 2022-02-07 Secondary battery
CN202210213994.XA CN115051024A (zh) 2021-03-09 2022-03-07 二次电池
US17/688,166 US20220294022A1 (en) 2021-03-09 2022-03-07 Secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021037458A JP7385613B2 (ja) 2021-03-09 2021-03-09 二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022137789A true JP2022137789A (ja) 2022-09-22
JP7385613B2 JP7385613B2 (ja) 2023-11-22

Family

ID=80222629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021037458A Active JP7385613B2 (ja) 2021-03-09 2021-03-09 二次電池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220294022A1 (ja)
EP (1) EP4057406A1 (ja)
JP (1) JP7385613B2 (ja)
CN (1) CN115051024A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024096581A1 (ko) * 2022-11-01 2024-05-10 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011138762A (ja) * 2009-12-04 2011-07-14 Sony Corp 非水電解質二次電池およびセパレータ
WO2013058371A1 (ja) * 2011-10-21 2013-04-25 帝人株式会社 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池
JP2015069730A (ja) * 2013-09-26 2015-04-13 株式会社リチウムエナジージャパン 蓄電素子およびその製造方法
JP2016058264A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 株式会社東芝 電極群及び非水電解質電池
JP2016100270A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JP2017010878A (ja) * 2015-06-25 2017-01-12 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
JP2019021805A (ja) * 2017-07-19 2019-02-07 Jsr株式会社 電極体及び蓄電デバイス

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5283544B2 (ja) * 2009-03-10 2013-09-04 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
KR101522485B1 (ko) 2011-03-16 2015-05-21 도요타지도샤가부시키가이샤 비수 전해질 2차 전지 및 차량
CN108695473A (zh) * 2017-04-12 2018-10-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 锂离子电池隔膜及其制备方法
CN110600661A (zh) * 2019-08-19 2019-12-20 安徽理工大学 网状涂层复合隔膜

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011138762A (ja) * 2009-12-04 2011-07-14 Sony Corp 非水電解質二次電池およびセパレータ
WO2013058371A1 (ja) * 2011-10-21 2013-04-25 帝人株式会社 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池
JP2015069730A (ja) * 2013-09-26 2015-04-13 株式会社リチウムエナジージャパン 蓄電素子およびその製造方法
JP2016058264A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 株式会社東芝 電極群及び非水電解質電池
JP2016100270A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JP2017010878A (ja) * 2015-06-25 2017-01-12 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
JP2019021805A (ja) * 2017-07-19 2019-02-07 Jsr株式会社 電極体及び蓄電デバイス

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024096581A1 (ko) * 2022-11-01 2024-05-10 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체

Also Published As

Publication number Publication date
EP4057406A1 (en) 2022-09-14
JP7385613B2 (ja) 2023-11-22
US20220294022A1 (en) 2022-09-15
CN115051024A (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080103847A (ko) 전극조립체 및 그를 이용한 이차전지
US20220271348A1 (en) Secondary battery
WO2018168607A1 (ja) 電極及び蓄電素子
JP7385613B2 (ja) 二次電池
JP7412374B2 (ja) 二次電池および二次電池の製造方法
JP7285819B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP7412373B2 (ja) 二次電池および二次電池の製造方法
JP6681017B2 (ja) 電極体を有する二次電池
JP7496851B2 (ja) 二次電池
US20230291078A1 (en) Battery
US20230290990A1 (en) Secondary battery
JP7446271B2 (ja) 非水電解質二次電池
JPWO2018043419A1 (ja) 積層電極体及び蓄電素子
US20240039052A1 (en) Battery
US20240039050A1 (en) Battery
JP2023134238A (ja) 電池の製造方法
JP2024042132A (ja) 捲回電極体および二次電池と二次電池の製造方法
JP2024053946A (ja) 電池
JP2024017912A (ja) 電池
WO2018043406A1 (ja) 積層電極体及び蓄電素子
JP2024061427A (ja) 電池
CN117477173A (zh) 电池
JP2020077492A (ja) 非水電解液二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220405

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230629

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230821

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231102

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231110

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7385613

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150