JP2022153675A

JP2022153675A - 非水電解質二次電池

Info

Publication number: JP2022153675A
Application number: JP2019155151A
Authority: JP
Inventors: 和史安藤; Kazufumi Ando
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2022-10-13
Also published as: WO2021039275A1

Abstract

【課題】負極の変形による内部短絡を抑制できる非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】本開示の一態様である非水電解質二次電池は、帯状の正極１１と帯状の負極１２とがセパレータを介して巻回された巻回型の電極体１４と、電極体１４を収容する外装体１５とを備える。正極１１は、正極集電体３０と、正極集電体３０の内周側及び外周側の両面に形成された正極合剤層３２と、正極１１の巻内端部１１ａにおいて、正極集電体３０及び正極合剤層３２の巻回方向の先端面、並びに内周側の正極合剤層３２の表面を覆う絶縁性の保護部材３６と、を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、非水電解質二次電池に関する。

従来から、帯状の正極及び負極についてセパレータを介して巻回した巻回型の電極体を外装体に収容した非水電解質二次電池が広く利用されている。特許文献１には、巻回型の電極体を備える二次電池の正極及び負極のバリによって内部短絡が起こるのを防ぐために、内部短絡想定位置において、正極又は負極の表面に絶縁テープを貼着する方法が開示されている。

特開２００２－４２８８１号公報

ところで、巻回型の電極体を外装体に収容した二次電池では、充放電サイクルに伴って電極体が膨張した際に、外装体から電極体に圧力が作用する。この際、電極体では、正極の巻内端部に対向する負極が屈曲等、変形することによって、正極と負極の間に介在するセパレータがダメージを受けて、内部短絡が発生することがある。特許文献１に開示された技術は、電極体が膨張した際の負極の変形については考慮しておらず、内部短絡を抑制するという面で未だ改良の余地がある。

本開示の目的は、負極の変形による内部短絡を抑制できる非水電解質二次電池を提供することである。

本開示の一態様である非水電解質二次電池は、帯状の正極と帯状の負極とがセパレータを介して巻回された巻回型の電極体と、電極体を収容する外装体とを備える。正極は、正極集電体と、正極集電体の内周側及び外周側の両面に形成された正極合剤層と、正極の巻内端部において、少なくとも正極集電体及び正極合剤層の巻回方向の先端面、並びに内周側の正極合剤層の表面を覆う絶縁性の保護部材と、を有することを特徴とする。

本開示に係る非水電解質二次電池によれば、内部短絡の一因となり得る負極の変形が生じた際にも内部短絡を抑制することができる。

実施形態の一例である円筒型の二次電池の軸方向断面図である。図１に示した二次電池が備える巻回型の電極体の斜視図である。実施形態の一例である電極体を構成する正極及び負極を展開状態で示した正面図である。図３のＡ－Ａ方向に見たときの、正極の巻内端部近傍の断面図である。（ａ）及び（ｂ）は、各々他の実施形態における図４に対応する図である。充放電サイクル後の変形した負極の変形部と、正極の巻内端部との位置関係を示す、電極体の巻中心軸近傍の径方向断面図である。

以下では、図面を参照しながら、本開示に係る円筒型の二次電池の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、円筒型の二次電池の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下の説明において、複数の実施形態、変形例が含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、実施形態の一例である円筒型の二次電池１０の軸方向断面図である。図１に示す二次電池１０は、電極体１４及び非水電解質（図示せず）が外装体１５に収容されている。電極体１４は、正極１１及び負極１２がセパレータ１３を介して巻回されてなる巻回型の構造を有する。非水電解質の非水溶媒（有機溶媒）としては、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、ケトン類、エステル類等を用いることができ、これらの溶媒は２種以上を混合して用いることができる。２種以上の溶媒を混合して用いる場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒を用いることが好ましい。例えば、環状カーボネート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）、及びブチレンカーボネート（ＢＣ）等を用いることができ、鎖状カーボネートとしてジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等を用いることができる。非水電解質の電解質塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等及びこれらの混合物を用いることができる。非水溶媒に対する電解質塩の溶解量は、例えば０．５～２．０ｍｏｌ／Ｌとすることができる。なお、以下では、説明の便宜上、封口体１６側を「上」、外装体１５の底部側を「下」として説明する。

外装体１５の開口部が封口体１６で塞がれることで、二次電池１０の内部は、密閉される。電極体１４の上下には、絶縁板１７，１８がそれぞれ設けられる。正極リード１９は絶縁板１７の貫通孔を通って上方に延び、封口体１６の底板であるフィルタ２２の下面に溶接される。二次電池１０では、フィルタ２２と電気的に接続された封口体１６の天板であるキャップ２６が正極端子となる。他方、負極リード２０は絶縁板１８の貫通孔を通って、外装体１５の底部側に延び、外装体１５の底部内面に溶接される。二次電池１０では、外装体１５が負極端子となる。なお、負極リード２０が巻外端部に設置されている場合は、負極リード２０は絶縁板１８の外側を通って、外装体１５の底部側に延び、外装体１５の底部内面に溶接される。

外装体１５は、例えば有底円筒形状の金属製外装缶である。外装体１５と封口体１６の間にはガスケット２７が設けられ、二次電池１０の内部の密閉性が確保されている。外装体１５は、例えば側面部を外側からプレスして形成された、封口体１６を支持する溝入部２１を有する。溝入部２１は、外装体１５の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１６を支持する。

封口体１６は、電極体１４側から順に積層された、フィルタ２２、下弁体２３、絶縁部材２４、上弁体２５、及びキャップ２６を有する。封口体１６を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２４を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２３と上弁体２５とは各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２４が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、例えば、下弁体２３が破断し、これにより上弁体２５がキャップ２６側に膨れて下弁体２３から離れることにより両者の電気的接続が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２５が破断し、キャップ２６の開口部２６ａからガスが排出される。

以下、図２～図３を参照しながら、電極体１４について詳説する。図２は、電極体１４の斜視図である。電極体１４は、上述の通り、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して渦巻状に巻回されてなる巻回構造を有する。正極１１、負極１２、及びセパレータ１３は、いずれも帯状に形成され、巻回軸の周囲に渦巻状に巻回されることで電極体１４の径方向βに交互に積層された状態となる。径方向βにおいて、巻回軸側を内周側、その反対側を外周側という。電極体１４において、正極１１及び負極１２の長手方向が巻き方向γとなり、正極１１及び負極１２の帯幅方向が軸方向αとなる。正極リード１９は、電極体１４の上端において、中心から最外周までの半径方向の略中央から軸方向αに延出している。また、負極リード２０は、電極体１４の下端において、巻回軸の近傍から軸方向αに延出している。

セパレータ１３には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。セパレータ１３の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂が好ましい。セパレータ１３の厚みは、例えば１０μｍ～５０μｍである。セパレータ１３は、電池の高容量化・高出力化に伴い薄膜化の傾向にある。セパレータ１３は、例えば１３０℃～１８０℃程度の融点を有する。

図３は、電極体１４を構成する正極１１及び負極１２の正面図である。図３では、正極１１及び負極１２を展開状態で示している。図３に例示するように、電極体１４では、負極１２でのリチウムの析出を防止するため、負極１２は正極１１よりも大きく形成される。具体的には、負極１２の帯幅方向（軸方向）αの長さは、正極１１の帯幅方向αの長さよりも大きい。また、負極１２の長手方向γの長さは、正極１１の長手方向γの長さより大きい。これにより、電極体１４として巻回された際に、少なくとも正極１１の正極合剤層３２が形成された部分が、セパレータ１３を介して負極１２の負極合剤層４２が形成された部分に対向配置される。

正極１１は、帯状の正極集電体３０と、正極集電体３０の内周側及び外周側の両面に形成された正極合剤層３２とを有する。正極集電体３０には、例えばアルミニウムなどの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。好適な正極集電体３０は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする金属の箔である。正極集電体３０の厚みは、例えば１０μｍ～３０μｍである。

正極合剤層３２は、正極集電体３０の両面において、後述する正極露出部３４を除く全域に形成されることが好適である。正極合剤層３２は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことが好ましい。正極１１は、正極活物質、導電剤、結着剤、及びＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を含む正極合剤スラリーを正極集電体３０の両面に塗布した後、乾燥および圧延することにより作製される。

正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物が例示できる。リチウム含有遷移金属酸化物は、特に限定されないが、一般式Ｌｉ_１＋ｘＭＯ_２（式中、－０．２＜ｘ≦０．２、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌの少なくとも１種を含む）で表される複合酸化物であることが好ましい。

上記導電剤の例としては、カーボンブラック（ＣＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。上記結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等が併用されてもよい。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

正極１１には、正極集電体３０の表面が露出した正極露出部３４が設けられる。正極露出部３４は、正極リード１９が接続される部分であって、正極集電体３０の表面が正極合剤層３２に覆われていない部分である。正極露出部３４は、正極リード１９よりも長手方向γに広く形成される。正極露出部３４は、正極１１の厚み方向に重なるように正極１１の両面に設けられることが好適である。正極リード１９は、例えば、超音波溶接によって正極露出部３４に接合される。

図３に示す例では、正極１１の長手方向γの中央部に、帯幅方向αの全長にわたって正極露出部３４が設けられている。正極露出部３４は、正極１１の巻内端部１１ａ又は巻外端部に形成されてもよいが、集電性の観点から、好ましくは巻内端部１１ａ及び巻外端部から略等距離の位置に設けられるのが好ましい。このような位置に設けられた正極露出部３４に正極リード１９が接続されることで、電極体１４として巻回された際に、正極リード１９は、電極体１４の半径方向中間位置で帯幅方向αの端面から上方に突出して配置される。正極露出部３４は、例えば正極集電体３０の一部に正極合剤スラリーを塗布しない間欠塗布により設けられる。

保護部材３６は、正極１１の巻内端部１１ａに設けられる絶縁性の部材である。後述するように二次電池１０の充放電によって負極１２が変形した際に、負極１２の変形部と正極１１の巻内端部１１ａとの間に介在することで内部短絡を抑制する。

帯幅方向αにおいて、保護部材３６の幅は、正極１１の帯幅よりも広い。巻内端部１１ａの帯幅方向α全体を覆うことで、内部短絡をより確実に抑制することができる。

負極１２は、帯状の負極集電体４０と、負極集電体４０の内周側及び外周側の両面に形成された負極合剤層４２とを有する。負極集電体４０には、例えば銅などの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。負極集電体４０の厚みは、例えば５μｍ～３０μｍである。

負極合剤層４２は、負極集電体４０の両面において、後述する負極露出部４４を除く全域に形成されることが好適である。負極合剤層４２は、負極活物質及び結着剤を含むことが好ましい。負極１２は、例えば負極活物質、結着剤、及び水等を含む負極合剤スラリーを負極集電体４０の両面に塗布した後、乾燥および圧延することにより作製される。

負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、Ｓｉ、Ｓｎ等のリチウムと合金化する金属、又はこれらを含む合金、酸化物などを用いることができる。負極合剤層４２に含まれる結着剤には、例えば正極１１の場合と同様の樹脂が用いられる。水系溶媒で負極合剤スラリーを調製する場合は、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＣＭＣ又はその塩、ポリアクリル酸又はその塩、ポリビニルアルコール等を用いることができる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

図３に示す例では、負極１２の長手方向γの巻内端部に、集電体の帯幅方向αの全長にわたって負極露出部４４が設けられる。負極露出部４４は、負極リード２０が接続される部分であって、負極集電体４０の表面が負極合剤層４２に覆われていない部分である。負極露出部４４は、負極リード２０の幅よりも長手方向γに広く形成される。負極露出部４４は、負極１２の厚み方向に重なるように負極１２の両面に設けられることが好適である。

本実施形態では、負極リード２０は、負極集電体４０の内周側の表面に例えば超音波溶接により接合されている。負極リード２０の一端部は負極露出部４４に配置され、他端部は負極露出部４４の下端から下方に延出している。

負極リード２０の配置位置は図３に示す例に限定されるものではなく、負極１２の巻外端部だけに負極リード２０を設けてもよい。また、負極リード２０を負極１２の巻内端部及び巻外端部に設けてもよい。この場合、集電性が向上する。負極１２の巻外端部の負極露出部４４を外装体１５（図１参照）の内周面に接触させることにより、負極リード２０を用いることなく負極１２の巻外端部を外装体１５に電気的に接続してもよい。負極露出部４４は、例えば負極集電体４０の一部に負極合剤スラリーを塗布しない間欠塗布により設けられる。

次に、図４を参照して正極１１の巻内端部１１ａに設けた保護部材３６について説明する。図４は、図３のＡ－Ａ方向に見たときの、正極１１の巻内端部１１ａ近傍の断面図である。保護部材３６は、正極１１の巻内端部１１ａにおいて、正極集電体３０及び正極合剤層３２の巻回方向の先端面、並びに内周側の正極合剤層３２の表面を覆う。図４に示すように、保護部材３６は、基材層３８と接着層３９とを有してもよい。保護部材３６の厚みは、例えば２０μｍ～７０μｍであり、好ましくは２５μｍ～６０μｍである。保護部材３６及び各層の厚みは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた断面観察により測定できる。

基材層３８は、有機材料及び無機材料を含んでもよい。基材層３８に含まれる有機材料の主成分は、絶縁性、耐電解質性、耐熱性、突き刺し強度等に優れる樹脂であることが好ましい。具体的には、基材層３８の主成分は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂等とすることが好ましい。なお、基材層３８の主成分は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のエステル系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドなども採用できる。これらの樹脂は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。基材層３８の主成分は、硬さの観点からはＰＩが好ましい。一方、ＰＰは低廉で入手しやすく、また、上述の厚みであれば基材層３８として十分な剛性を有することから、基材層３８の主成分は、コストの観点からはＰＰが好ましい。基材層３８の厚みは、例えば１０μｍ～４５μｍであり、好ましくは１５μｍ～３５μｍである。基材層３８の厚みは、接着層３９よりも厚いことが好ましい。

接着層３９は、正極１１に対する接着性を保護部材３６に付与するための層である。接着層３９は、基材層３８の一方の面上に接着剤等の粘着性の材料を塗工して形成される。接着層３９は、絶縁性、耐電解質性等に優れた接着剤（樹脂）を用いて構成されることができる。接着層３９を構成する接着剤は、加熱することで粘着性を発現するホットメルト型又は加熱により硬化する熱硬化型であってもよいが、生産性等の観点から、室温で粘着性を有するものが好ましい。接着層３９は、例えばアクリル系接着剤又は合成ゴム系接着剤によって構成される。接着層３９の厚みは、例えば５μｍ～３０μｍである。

なお、保護部材３６は、２層構造に限定するものではなく、例えば基材層３８と接着層３９との間に無機粒子含有層を形成した３層構造としてもよい。このような３層構造を用いることにより、保護部材３６の耐熱性を向上できる。無機粒子含有層は、層を構成する樹脂マトリックス中に無機粒子が分散した層構造を有することが好適である。無機粒子含有層を構成する樹脂は、絶縁性、耐電解質性等に優れ、かつ無機粒子及び基材層３８に対する接着性が良好であることが好ましい。好適な樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、及びこれらの共重合体などが例示できる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。無機粒子含有層は、例えば無機粒子を含有する樹脂溶液を基材層３８の一方の面上に塗工して形成される。無機粒子含有層の厚みは、例えば０．５μｍ～１０μｍであり、好ましくは１μｍ～５μｍである。

次に、図５を参照して、保護部材３６が設けられている正極１１の他の実施形態について説明する。図５の（ａ）及び（ｂ）は、各々他の実施形態における図４に対応する図である。図５（ａ）において、保護部材３６は、接着層３９を正極１１の巻内端部１１ａに向けて、外周側の正極合剤層３２の表面、正極集電体３０及び正極合剤層３２の巻回方向の先端面、並びに内周側の正極合剤層３２の表面を覆っている。また、図５（ｂ）においては、外周側の正極合剤層３２の表面に接着層３９の一端が貼着された１つの保護部材３６と、内周側の正極合剤層３２の表面に接着層３９の一端が貼着されたもう１つの保護部材３６とが、他端において両方の接着層３９で相互に貼着されており、２つの保護部材３６で正極１１の巻内端部１１ａを覆っている。なお、正極１１の巻内端部１１ａに保護部材３６を設ける形態は、図４並びに図５（ａ）及び図５（ｂ）の例に限定されない。例えば、保護部材３６は、正極１１の巻内端部１１ａにおいて、正極集電体３０及び正極合剤層３２の巻回方向の先端面に加えて、正極集電体３０及び正極合剤層３２の帯幅方向αの両端面を覆ってもよい。

次に、図６を参照しつつ保護部材３６の作用効果について説明する。図６は、充放電サイクル後の変形した負極１２の変形部４６と、正極１１の巻内端部１１ａとの位置関係を示す。保護部材３６は、正極集電体３０及び正極合剤層３２の巻回方向の先端面、並びに内周側の正極合剤層３２の表面を覆うように正極１１の巻内端部１１ａに設けられている。上述のように、負極１２でのリチウムの析出防止の観点から、正極１１は、負極１２よりも長手方向γの長さが短い。そのため、電極体１４は内周側から負極１２とセパレータ１３のみを一定量巻回した後に正極１１が巻かれ始めるので、正極合剤層３２の巻内端部１１ａと対向する負極１２の部位には、正極合剤層３２の厚みに起因して段差が生じやすい。そうすると、二次電池１０の充放電により当該段差に圧力がかかって図６に例示するような変形部４６が負極１２に生じる。

正極１１の先端である巻内端部１１ａと、負極１２の変形部４６との間が狭くなることで、その間に介在するセパレータ１３は物理的なダメージを受けるが、電気的に絶縁性の保護部材３６が内部短絡を抑制する。

本実施形態では、図１及び図２に例示するように負極１２の巻内端部の負極露出部４４に負極リード２０の一端が接合され、図１に示すように負極リード２０の他端が外装体１５の底面に接合されている。この場合には、負極１２の巻内端部が負極リード２０を介して外装体１５に固定されるため、充放電の際に負極１２にかかる圧力が負極１２の巻内端部に集中する。したがって、負極１２の巻内端部に負極リード２０が接続されている場合は、本開示の効果がより顕著となる。

以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例＞
[正極の作製]
１００質量部のＬｉＮｉ_０．８８Ｃｏ_０．０９Ａｌ_０．０３Ｏ_２と、１質量部のアセチレンブラックと、１質量部のポリフッ化ビニリデンとを混合し、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて、正極合剤スラリーを調製した。次に、当該正極合剤スラリーを厚み１５μｍのアルミニウム箔からなる長尺状の正極集電体の両面に塗布し、塗膜を１００℃～１５０℃に加熱して乾燥させた。ローラーを用いて乾燥した塗膜を圧縮した後、所定の極板サイズに切断し、正極集電体の両面に正極合剤層が形成された正極を作製した。正極の長手方向γの略中央部に、合剤層が存在せず集電体表面が露出した正極露出部を設け、アルミニウム製の正極リードを正極露出部に溶接した。

［負極の作製］
９５質量部の黒鉛と、５質量部のＳｉ酸化物と、１質量部のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と、１質量部のスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とを混合し、水を適量加えて、負極合剤スラリーを調製した。次に、当該負極合剤スラリーを厚み８μｍの銅箔からなる長尺状の負極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。ローラーを用いて乾燥した塗膜を圧縮した後、所定の極板サイズに切断し、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された正極を作製した。巻内端部に合剤層が存在せず集電体表面が露出した負極露出部を設け、ニッケル／銅製の負極リードを負極露出部に溶接した。

［保護部材の貼着］
ＰＰが主成分の基材層と、接着層とを有する厚み２５μｍの保護部材を使用した。図５（ｂ）のように、外周側の正極合剤層の表面に一端が貼着された１つの保護部材と、内周側の正極合剤層の表面に一端が貼着されたもう１つの保護部材とが、他端において両方の接着層３９で相互に貼着されており、２つの保護部材で正極の巻内端部を覆うようにした。保護部材の幅は、正極の帯幅よりも若干大きかった。

［電解質の調製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、ジメチルメチルカーボネート（ＤＭＣ）とからなる混合溶媒（体積比でＥＣ：ＤＭＣ＝１：３）の１００質量部に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）を５質量部添加した。当該混合溶媒に１．５モル／Ｌの濃度になるようにＬｉＰＦ_６を溶解させて、電解質を調製した。

[円筒型二次電池の作製]
上記の正極及び負極を作製した後、ポリエチレン製のセパレータを介して正極と負極とを渦巻き状に巻回して電極体を作製した。当該電極体の上と下とに絶縁板をそれぞれ配置し、電極体をケース本体に収容した。次いで、負極リードをケース本体の底部に溶接するとともに、正極リードを内圧作動型の安全弁を有する封口体に溶接した。その後、ケース本体の内部に電解質を減圧方式により注入した後、ケース本体の開口端部を、ガスケットを介して封口体にかしめるようにケース本体の開口部を封口して、円筒型二次電池を作製した。

＜比較例＞
正極に保護部材を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。

[正極の変形の評価]
実施例及び比較例の各電池１００個を、６０℃の温度環境において、１Ｃ（＝４６００ｍＡ）の定電流（ＣＣ）で充電を行い、その後、０．０２Ｃ（＝９２ｍＡ）の充電終止電流に達するまで４．２Ｖの定電圧（ＣＶ）で充電を実施した。その後、２０分間休止後、１Ｃ（＝４６００ｍＡ）で電池電圧２．５Ｖまで定電流放電を行い、２０分間休止する充放電サイクルを５００サイクル繰り返した。

上記の充放電サイクルの試験を行った後の電池を、２５℃の温度環境において、１Ｃ（＝４６００ｍＡ）の定電流（ＣＣ）で充電を行い、その後、０．０２Ｃ（＝９２ｍＡ）の充電終止電流に達するまで４．２Ｖの定電圧（ＣＶ）で充電を実施した。充電された電池の電圧を測定した後に、電池を２４時間放置してから再び電池の電圧を測定した。その測定結果から２４時間放置による電池の電圧低下量を算出し、実施例及び比較例について１００ｍＶ以上の電圧低下が見られた電池の数を数えた。その結果を表１に示す。

実施例に係る１００個の電池は、いずれも１００ｍＶ以上の電圧降下が生じなかった。一方、比較例に係る１００個の内１１個の電池で、１００ｍＶ以上の電圧降下が生じた。これにより、正極の巻内端部に保護部材を設けることで、内部短絡を抑制できることが確認できた。

１０二次電池、１１正極、１１ａ巻内端部、１２負極、１３セパレータ、１４電極体、１５外装体、１６封口体、１７，１８絶縁板、１９正極リード、２０負極リード、２１溝入部、２２フィルタ、２３下弁体、２４絶縁部材、２５上弁体、２６キャップ、２６ａ開口部、２７ガスケット、３０正極集電体、３２正極合剤層、３４正極露出部、３６保護部材、３８基材層、３９接着層、４０負極集電体、４２負極合剤層、４４負極露出部、４６変形部

Claims

帯状の正極と帯状の負極とがセパレータを介して巻回された巻回型の電極体と、前記電極体を収容する外装体とを備える非水電解質二次電池であって、
前記正極は、
正極集電体と、
前記正極集電体の内周側及び外周側の両面に形成された正極合剤層と、
前記正極の巻内端部において、少なくとも前記正極集電体及び前記正極合剤層の巻回方向の先端面、並びに内周側の前記正極合剤層の表面を覆う絶縁性の保護部材と、を有する、非水電解質二次電池。
前記保護部材の幅は、前記正極の帯幅よりも広い、請求項１に記載の非水電解質二次電池。