JP2022168452A

JP2022168452A - 非水電解質二次電池

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Publication number: JP2022168452A
Application number: JP2021073924A
Authority: JP
Inventors: 洋明川瀬; Hiroaki Kawase
Original assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Current assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2022-11-08
Anticipated expiration: 2041-04-26
Also published as: JP7265580B2; CN115249846A; US20220344723A1

Abstract

【課題】電圧不良の発生率を低減する。【解決手段】電極体は積層体を含む。積層体は正極板とセパレータと負極板とを含む。正極板とセパレータと負極板とは、それぞれ帯状の平面形状を有する。積層体は渦巻状に巻回されている。積層体の巻回軸と直交する断面において、電極体は、第１湾曲部と平坦部と第２湾曲部とを含む。正極板は、第２湾曲部内で巻き終わっている。正極板の巻き終わり位置は、第２湾曲部の頂点を超えている。正極板は遷移金属酸化物を含む。負極板は負極基材と負極活物質層とを含む。負極活物質層は、負極基材の表面に配置されている。負極板の幅方向の両側において、負極基材は露出部を含む。露出部は、負極活物質層の端面よりも外側に突出している。【選択図】図５

Description

本技術は非水電解質二次電池に関する。

特開２０１５－２２０２１６号公報（特許文献１）は、正極活物質中の金属が溶出しないようにエージング工程を実施することを開示する。

特開２０１５－２２０２１６号公報

一般に、非水電解質二次電池（以下「電池」と略記され得る。）の製造方法は、組立工程、注液工程および封止工程を含む。組立工程においては、電極体が形成される。電極体は巻回型であり得る。電極体は外装体に収納され得る。注液工程においては、外装体内に電解液が注入される。封止工程においては、外装体が密封される。注液工程および封止工程は、低水分雰囲気下において実施される。電池内に水分が混入することにより、電池性能が低下し得るためである。

従来、低水分雰囲気として窒素雰囲気が利用されている。窒素雰囲気は低水分雰囲気であると共に、極低酸素雰囲気でもある。例えば製造コスト等の観点から、酸素含有雰囲気下においても、注液工程および封止工程が実施可能であることが望まれる。

例えば、ドライエア雰囲気の利用が考えられる。ドライエア雰囲気は低水分雰囲気であり、かつ酸素含有雰囲気であり得る。しかしながら、酸素含有雰囲気下において、注液工程および封止工程が実施されると、電圧不良の発生率が上昇する傾向がある。

本技術の目的は、電圧不良の発生率を低減することである。

以下、本技術の構成および作用効果が説明される。ただし本明細書の作用メカニズムは推定を含む。作用メカニズムは本技術の範囲を限定しない。

〔１〕非水電解質二次電池は、外装体と電極体と電解液とを含む。
外装体は電極体と電解液とを収納している。外装体は容器と外部端子とを含む。容器は、底部と頂部と側壁とを含む。側壁は底部と頂部とを接続している。外部端子は、頂部に取り付けられている。
電極体は積層体を含む。積層体は、正極板とセパレータと負極板とを含む。正極板とセパレータと負極板とは、それぞれ、帯状の平面形状を有する。正極板とセパレータと負極板とは積層されている。セパレータは、正極板と負極板とを分離している。積層体は渦巻状に巻回されている。積層体の巻回軸と直交する断面において、電極体は、第１湾曲部と平坦部と第２湾曲部とを含む。第１湾曲部および第２湾曲部において、積層体は湾曲している。平坦部において、積層体は平坦である。容器の底部と頂部とを結ぶ方向において、第２湾曲部は、第１湾曲部に比して、底部に近接している。平坦部は、第１湾曲部と第２湾曲部とを接続している。
正極板は、第２湾曲部内で巻き終わっている。正極板の巻き終わり位置は、第２湾曲部の頂点を超えている。正極板は遷移金属酸化物を含む。
負極板は負極基材と負極活物質層とを含む。負極活物質層は、負極基材の表面に配置されている。負極板の幅方向の両側において、負極基材は露出部を含む。露出部は、負極活物質層の端面よりも外側に突出している。

本技術の新知見によると、酸素含有雰囲気下における電圧不良の発生メカニズムは次のとおりであり得る。

図１は、参考形態における電極体を示す第１概略断面図である。
電極体２２０は巻回型である。電極体２２０は、第１湾曲部Ｒｐ１と平坦部Ｆｐと第２湾曲部Ｒｐ２とを含む。

図２は、参考形態における電極体を示す第２概略断面図である。
図２には、Ｙ軸と平行な視線で見た電極体２２０が示されている。図２の電極体２２０は放電状態である。

図３は、参考形態における電極体を示す第３概略断面図である。
図３の電極体２２０は充電状態である。集電加工により、負極板２２２は、Ｘ軸方向の一端で固定されている。負極板２２２は充電時に膨張し得る。負極板２２２の膨張により、負極板２２２が固定されていない部分において、電極体２２０に巻き緩みが生じ得る。巻き緩みは、領域ＩＶにおいて顕著であり得る。領域ＩＶは最外周に含まれる。巻き緩みにより、電極間に隙間が形成される。隙間の形成により、周囲の酸素ガス（Ｏ₂）が負極板２２２と接触し得る。

図４は、電圧不良の発生メカニズムを示す概念図である。
図４には、図１～３中の領域ＩＶにおける正極板２２１と負極板２２２との位置関係が示されている。負極板２２２は、負極基材２２２ｃと、負極活物質層２２２ａと、負極活物質層２２２ｂとを含む。正極板２２１は、正極基材２２１ｃと、正極活物質層２２１ａと、正極活物質層２２１ｂとを含む。負極活物質層２２２ａ（内周側）は、正極活物質層２２１ｂ（外周側）と対向している。負極活物質層２２２ｂ（外周側）は、正極活物質層２２１ａ，２２１ｂと対向していない。負極活物質層２２２ｂ（外周側）は、いわば「非対向部」である。

酸素含有雰囲気下において、注液工程および封止工程が実施されることにより、電池内が酸素含有雰囲気となり得る。負極活物質層２２２ｂには電解液２３０が浸透している。（ｉ）酸素ガス（Ｏ₂）が負極活物質層２２２ｂに接触することにより、リチウムイオン（Ｌｉ⁺）の一部が消費され得る。これによりＬｉ⁺の濃度勾配が発生する。（ｉｉ）Ｌｉ⁺の濃度勾配を緩和するため、負極活物質層２２２ａ側からＬｉ⁺が、負極活物質層２２２ｂ側へと拡散し得る。以下、本明細書において、該現象が「非対向部へのＬｉ⁺拡散」とも記される。（ｉｉｉ）負極活物質層２２２ａにおけるＬｉ⁺の減少を補うため、正極活物質層２２１ｂが負極活物質層２２２ａにＬｉ⁺を供給する。これにより正極活物質層２２１ｂの電位が局所的に上昇し得る。（ｉｖ）電位の上昇により、正極活物質層２２１ｂに含まれる遷移金属酸化物から遷移金属が電解液中に溶出し得る。溶出した遷移金属は、負極活物質層２２２ａの表面に析出し得る。遷移金属の析出により、電圧不良が発生し得る。

図５は、本技術の実施形態における電極体を示す概略断面図である。
本技術においては、正極板１２１の巻き終わり位置と、負極基材１２２ｃの露出部とにより、電圧不良の発生率が低減され得る。

前述の参考形態においては、正極板２２１が平坦部Ｆｐで巻き終わっている（図１参照）。本技術においては、正極板１２１が第２湾曲部Ｒｐ２内で巻き終わっている。正極板１２１の巻き終わり位置は、第２湾曲部Ｒｐ２の頂点を超えている。これにより、領域ＶＩに張力Ｔｓが加わると考えられる。張力Ｔｓの付与により、巻き緩みが軽減されることが期待される。

図６は、負極基材の露出部の機能を示す概念図である。
図６には、図５中の領域ＶＩにおける正極板１２１と負極板１２２との位置関係が示されている。本技術においては、負極基材１２２ｃが幅方向（Ｘ軸方向）の両側に露出部（第１露出部Ｅｐ１、第２露出部Ｅｐ２）を含む。第２露出部Ｅｐ２は領域ＶＩ内に位置し得る。第２露出部Ｅｐ２は、負極活物質層１２２ａ，１２２ｂの端面よりも外側に延びている。第２露出部Ｅｐ２は、非対向部へのＬｉ⁺拡散を物理的に阻害し得る。したがって、遷移金属の析出に至る一連の反応が阻害され得ると考えられる。

以上の作用の相乗により、本技術においては、電圧不良の発生率が低減されることが期待される。

〔２〕露出部の長さは、例えば負極活物質層の厚さに比して大きくてもよい。

露出部が負極活物質層の厚さよりも長いことにより、非対向部へのＬｉ⁺拡散（図４参照）が起こり難くなることが期待される。

〔３〕露出部の長さは、例えば０．８ｍｍ以上であってもよい。

露出部が０．８ｍｍ以上であることにより、非対向部へのＬｉ⁺拡散が起こり難くなることが期待される。

〔４〕容器は密封されている。容器内のガスは、モル分率で１％以上２１％以下の酸素ガス濃度を有していてもよい。

本技術の電池においては、容器内が酸素含有雰囲気であっても、電圧不良が発生し難いことが期待される。

図１は、参考形態における電極体を示す第１概略断面図である。図２は、参考形態における電極体を示す第２概略断面図である。図３は、参考形態における電極体を示す第３概略断面図である。図４は、電圧不良の発生メカニズムを示す概念図である。図５は、本技術の実施形態における電極体を示す概略断面図である。図６は、負極基材の露出部の機能を示す概念図である。図７は、本技術の実施形態における非水電解質二次電池の一例を示す概略図である。図８は、本技術の実施形態における電極体の概略図である。

以下、本技術の実施形態（本明細書においては「本実施形態」とも記される。）が説明される。ただし以下の説明は、本技術の範囲を限定しない。例えば本明細書中の作用効果に関する記載は、当該作用効果が全て奏される範囲内に、本技術の範囲を限定しない。

＜用語の定義等＞
本明細書において、「備える、含む（comprise, include）」、「有する（have）」およびこれらの変形〔例えば「から構成される（be composed of）」、「包含する（encompass，involve）」、「含有する（contain）」、「担持する（carry, support）」、「保持する（hold）」等〕の記載は、オープンエンド形式である。オープンエンド形式は必須要素に加えて、追加要素をさらに含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。「からなる（consist of）」との記載はクローズド形式である。「実質的に…からなる（consist essentially of）」との記載はセミクローズド形式である。セミクローズド形式は、本技術の目的を阻害しない範囲で、必須要素に加えて追加要素をさらに含んでいてもよい。例えば、本技術の属する分野において通常想定される要素（例えば不可避不純物等）が、追加要素として含まれていてもよい。

本明細書において、「…してもよい（may）、…し得る（can）」等の表現は、義務的な意味「…しなければならない（must）という意味」ではなく、許容的な意味「…する可能性を有するという意味」で使用されている。

本明細書において、単数形（a, an, the）で表現される要素は、特に断りの無い限り、複数形も含む。例えば「粒子」は「１つの粒子」のみならず、「粒子の集合体（粉体、粉末、粒子群）」も意味し得る。

本明細書において、例えば「０．８ｍｍから２．０ｍｍ」および「０．８～２．０ｍｍ」等の数値範囲は、特に断りのない限り、上限値および下限値を含む。すなわち「０．８ｍｍから２．０ｍｍ」および「０．８～２．０ｍｍ」は、いずれも「０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下」の数値範囲を示す。また、数値範囲内から任意に選択された数値が、新たな上限値および下限値とされてもよい。例えば、数値範囲内の数値と、本明細書中の別の部分、表中、図中等に記載された数値とが任意に組み合わされることにより、新たな数値範囲が設定されてもよい。

本明細書において、全ての数値は用語「約」によって修飾されている。用語「約」は、例えば±５％、±３％、±１％等を意味し得る。全ての数値は、本技術の利用形態によって変化し得る近似値である。全ての数値は有効数字で表示される。全ての測定値等は有効数字の桁数に基づいて、四捨五入により処理され得る。全ての数値は、例えば検出限界等に伴う誤差を含み得る。

本明細書において、例えば「ＬｉＣｏＯ₂」等の化学量論的組成式によって化合物が表現されている場合、該化学量論的組成式は代表例に過ぎない。組成比は非化学量論的であってもよい。例えば、コバルト酸リチウムが「ＬｉＣｏＯ₂」と表現されている時、特に断りのない限り、コバルト酸リチウムは「Ｌｉ／Ｃｏ／Ｏ＝１／１／２」の組成比に限定されず、任意の組成比でＬｉ、ＣｏおよびＯを含み得る。さらに、微量元素によるドープ、置換も許容され得る。

本明細書における幾何学的な用語（例えば「平行」、「垂直」、「直交」等）は、厳密な意味に解されるべきではない。例えば「平行」は、厳密な意味での「平行」から多少ずれていてもよい。本明細書における幾何学的な用語は、例えば、設計上、作業上、製造上等の公差、誤差等を含み得る。各図中の寸法関係は、実際の寸法関係と一致しない場合がある。本技術の理解を助けるために、各図中の寸法関係（長さ、幅、厚さ等）が変更されている場合がある。さらに一部の構成が省略されている場合もある。

本明細書においては、「容器の底部と頂部とを結ぶ方向（図１、７等のＺ軸方向）」が「高さ方向」とも記される。ただし高さ方向と鉛直方向との関係は任意である。高さ方向は、鉛直方向と平行であってもよいし、平行でなくてもよい。

＜非水電解質二次電池＞
図７は、本技術の実施形態における非水電解質二次電池の一例を示す概略図である。
電池１００は、任意の用途で使用され得る。電池１００は、例えば電動車両等において、主電源または動力アシスト用電源として使用されてもよい。複数個の電池１００が連結されることにより、電池モジュールまたは組電池が形成されてもよい。電池１００は、例えば１～２００Ａｈの定格容量を有していてもよい。

《外装体》
電池１００は外装体１１０を含む。外装体１１０は電極体１２０を収納している。外装体１１０は角形（直方体状）である。外装体１１０は、容器１１１と外部端子１１２とを含む。容器１１１は例えば金属製であってもよい。容器１１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金製等であってもよい。容器１１１は、底部１１１ａと頂部１１１ｂと側壁１１１ｃとを含む。側壁１１１ｃは底部１１１ａと頂部１１１ｂとを接続している。

容器１１１は密封されている。容器１１１内は酸素含有雰囲気であり得る。例えば容器１１１内のガスは、モル分率（物質量分率）で１～２１％の酸素ガス濃度を有していてもよいし、５～１５％の酸素ガス濃度を有していてもよい。酸素ガス濃度は、ガスクロマトグラフィにより測定され得る。酸素ガス濃度は３回以上測定され得る。３回以上の結果の算術平均が採用され得る。

例えばドライエア雰囲気下において、容器１１１が密封されることにより、容器１１１内が酸素含有雰囲気となり得る。ドライエア雰囲気は、大気と同程度の酸素ガス濃度を有していてもよい。ドライエア雰囲気は、例えば１６０ｍｍＨｇの酸素分圧を有していてもよい。例えば、窒素雰囲気下において容器１１１が密封された場合、容器１１１内のガスの酸素ガス濃度は、モル分率で１ｐｐｍ未満であり得る。なお、容器１１１内の酸素ガス濃度は、ドライエア雰囲気の酸素ガス濃度よりも低くなり得る。電解液の分解等により、容器１１１内で各種のガスが発生し得るためである。

外部端子１１２は、頂部１１１ｂに取り付けられている。外部端子１１２は、正極端子１１２ａと負極端子１１２ｂとを含む。正極集電板１１３ａは、正極端子１１２ａと電極体１２０とを接続している。正極端子１１２ａおよび正極集電板１１３ａの各々は、例えばＡｌ製であってもよい。負極集電板１１３ｂは、負極端子１１２ｂと電極体１２０とを接続している。負極端子１１２ｂおよび負極集電板１１３ｂの各々は、例えば銅（Ｃｕ）製、ニッケル（Ｎｉ）製等であってもよい。

《電極体》
電池１００は電極体１２０を含む。電池１００は、１個の電極体１２０を単独で含んでいてもよいし、複数個の電極体１２０を含んでいてもよい。すなわち、外装体１１０は、複数個の電極体１２０を収納していてもよい。

図８は、本技術の実施形態における電極体の概略図である。
電極体１２０は積層体１２５を含む。積層体１２５は、正極板１２１とセパレータ１２３と負極板１２２とを含む。積層体１２５は、１枚のセパレータ１２３を単独で含んでいてもよい。積層体１２５は、例えば２枚のセパレータ１２３を含んでいてもよい。正極板１２１とセパレータ１２３と負極板１２２とは、それぞれ、帯状の平面形状を有している。正極板１２１とセパレータ１２３と負極板１２２とは積層されている。例えば、セパレータ１２３と、正極板１２１と、セパレータ１２３と、負極板１２２とがこの順序で積層されていてもよい。セパレータ１２３の少なくとも一部は、正極板１２１と負極板１２２との間に介在する。セパレータ１２３は正極板１２１と負極板１２２とを分離している。

図５には、積層体１２５の巻回軸と直交する断面が示されている。積層体１２５は渦巻状に巻回されている。例えば、筒状に巻回された積層体１２５が扁平状に成形されることにより、電極体１２０が形成されていてもよい。扁平状になるように、積層体１２５が巻回されてもよい。積層体１２５の終端は、例えば粘着テープ１２６等により固定されていてもよい。

図５のＺ軸方向は高さ方向に相当する。「高さ方向」は、容器１１１の底部１１１ａと頂部１１１ｂとを結ぶ方向である。高さ方向において、電極体１２０は、第１湾曲部Ｒｐ１と平坦部Ｆｐと第２湾曲部Ｒｐ２とを含む。平坦部Ｆｐにおいて、積層体１２５は平坦である。第１湾曲部Ｒｐ１および第２湾曲部Ｒｐ２において、積層体１２５は湾曲している。第１湾曲部Ｒｐ１および第２湾曲部Ｒｐ２において、積層体１２５は円弧を描いていてもよい。例えば、第１湾曲部Ｒｐ１および第２湾曲部Ｒｐ２の外形が円弧を描く時、円の半径ｒと電極体１２０の厚さｄとが「２ｒ≒ｄ」の関係を満たしていてもよい。

高さ方向において、第２湾曲部Ｒｐ２は、第１湾曲部Ｒｐ１に比して底部１１１ａ（図７参照）に近接している。平坦部Ｆｐは第１湾曲部Ｒｐ１と第２湾曲部Ｒｐ２とに挟まれている。平坦部Ｆｐは第１湾曲部Ｒｐ１と第２湾曲部Ｒｐ２とを接続している。

（正極板）
正極板１２１は帯状のシートである。正極板１２１は、第２湾曲部Ｒｐ２内で巻き終わっている（図５参照）。正極板１２１の巻き終わり位置は、第２湾曲部Ｒｐ２の頂点を超えている。「頂点」は、第２湾曲部Ｒｐ２のうち、最も底部１１１ａ側に突出する点を示す。第２湾曲部Ｒｐ２の頂点を跨いだ状態で、正極板１２１が巻き終わっていることより、第１湾曲部Ｒｐ１に張力Ｔｓが加わることが期待される。張力Ｔｓの付与により、巻き緩みの軽減が期待される。

例えば、正極板１２１とセパレータ１２３との動摩擦係数が大きい程、巻き緩みの軽減が期待される。正極板１２１とセパレータ１２３との動摩擦係数は、例えば０．５０～１．００であってもよい。本明細書の「動摩擦係数」は、「JIS K 7125」に準拠して測定され得る。

正極板１２１は、正極基材１２１ｃと正極活物質層１２１ａと正極活物質層１２１ｂとを含む。正極活物質層１２１ａおよび正極活物質層１２１ｂの各々は、正極基材１２１ｃの表面に配置されている。正極活物質層１２１ａ（内周側）と、正極活物質層１２１ｂ（外周側）とは表裏の関係にある（図６参照）。

正極基材１２１ｃは、例えば１０～３０μｍの厚さを有していてもよい。正極基材１２１ｃは、例えばＡｌ箔等であってもよい。正極活物質層１２１ａ，１２１ｂは、例えば１０～２００μｍの厚さを有していてもよい。正極活物質層１２１ａ，１２１ｂは、正極活物質を含む。正極活物質層１２１ａ，１２１ｂは、例えば導電材およびバインダ等をさらに含んでいてもよい。例えば正極活物質層１２１ａ，１２１ｂは、実質的に、質量分率で０．１～１０％のバインダと、０．１～１０％の導電材と、残部の正極活物質とからなっていてもよい。導電材は任意の成分を含み得る。導電材は例えばカーボンブラック等を含んでいてもよい。バインダは任意の成分を含み得る。バインダは例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等を含んでいてもよい。

正極活物質は遷移金属酸化物を含む。すなわち正極板１２１が遷移金属酸化物を含む。正極活物質は、例えば、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ₂、およびＬｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ₂からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。

正極活物質は、例えば下記式により表されてもよい。
Ｌｉ_1-aＮｉ_xＣｏ_yＭｎ_1-x-yＯ₂
上記式中、「ａ」は「－０．３≦ａ≦０．３」の関係を満たす。「ｘ」は「０≦ｘ≦１」の関係を満たす。「ｘ」は、例えば「０．５≦ｘ≦０．９」の関係を満たしていてもよい。「ｙ」は「０≦ｙ≦１」の関係を満たす。「ｙ」は、例えば「０．１≦ｙ≦０．５」の関係を満たしていてもよい。

（負極板）
負極板１２２は帯状のシートである。負極板１２２は、平坦部Ｆｐで巻き終わっている（図５参照）。負極板１２２は、直前の第２湾曲部Ｒｐ２内で巻き終わっていてもよい。ただし負極板１２２の巻き終わり位置は、正極板１２１の巻き終わり位置よりも、積層体１２５の終端（粘着テープ１２６）に近接する。

例えば、負極板１２２とセパレータ１２３との動摩擦係数が大きい程、巻き緩みの軽減が期待される。負極板１２２とセパレータ１２３との動摩擦係数は、例えば０．４０～０．８０であってもよい。

負極板１２２は、負極基材１２２ｃと負極活物質層１２２ａと負極活物質層１２２ｂとを含む。負極活物質層１２２ａおよび負極活物質層１２２ｂの各々は、負極基材１２２ｃの表面に配置されている。負極活物質層１２２ａ（内周側）と、負極活物質層１２２ｂ（外周側）とは表裏の関係にある（図６参照）。

負極基材１２２ｃは、例えば５～３０μｍの厚さを有していてもよい。負極基材１２２ｃは、例えばＣｕ箔等であってもよい。負極基材１２２ｃは、幅方向（Ｘ軸方向）の両側に露出部（第１露出部Ｅｐ１、第２露出部Ｅｐ２）を含む。第１露出部Ｅｐ１および第２露出部Ｅｐ２の各々は、負極活物質層１２２ａ，１２２ｂの端面よりも外側に突出している。なお「負極活物質層１２２ａ，１２２ｂの端面」は傾斜していてもよいし、平滑でなくてもよい。

第１露出部Ｅｐ１には、負極集電板１１３ｂが接合される。そのため、第１露出部Ｅｐ１の長さは、例えば数ｍｍから数ｃｍであり得る。「長さ」はＸ軸方向の寸法を示す。第１露出部Ｅｐ１は十分な長さを有し得る。負極集電板１１３ｂの接合により、負極基材１２２ｃ同士の隙間が閉塞し得る。さらに、負極集電板１１３ｂの接合により負極板１２２が部分的に固定され得る。したがって第１露出部Ｅｐ１側においては、非対向部へのＬｉ⁺拡散が起こり難いと考えられる。

Ｘ軸方向において、第２露出部Ｅｐ２は、第１露出部Ｅｐ１の反対側に位置する。第２露出部Ｅｐ２側は、実質的に固定されていない。第２露出部Ｅｐ２が設けられていない場合、非対向部へのＬｉ⁺拡散が起こりやすいと考えられる。

本実施形態における第２露出部Ｅｐ２は、非対向部へのＬｉ⁺拡散を物理的に阻害し得る。第２露出部Ｅｐ２の長さは、例えば、負極活物質層１２２ａ，１２２ｂの厚さに比して大きくてもよい。第２露出部Ｅｐ２が負極活物質層１２２ａ，１２２ｂの厚さよりも長いことにより、非対向部へのＬｉ⁺拡散が起こり難くなることが期待される。

第２露出部Ｅｐ２が長い程、非対向部へのＬｉ⁺拡散が阻害され得ると考えられる。第２露出部Ｅｐ２の長さは、例えば０．８ｍｍ以上であってもよい。ただし、第２露出部Ｅｐ２が過度に長くなると、例えば正極集電板１１３ａの接合位置等に制約が加わる可能性がある。第２露出部Ｅｐ２の長さは、例えば２．０ｍｍ以下であってもよい。

負極活物質層１２２ａ，１２２ｂは、例えば１０～２００μｍの厚さを有していてもよい。負極活物質層１２２ａ，１２２ｂは、負極活物質を含む。負極活物質層１２２ａ，１２２ｂは、例えばバインダ等をさらに含んでいてもよい。例えば負極活物質層１２２ａ，１２２ｂは、実質的に、質量分率で０．１～１０％のバインダと、残部の負極活物質とからなっていてもよい。バインダは任意の成分を含み得る。バインダは、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。

負極活物質は任意の成分を含み得る。負極活物質は、例えば黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、珪素、酸化珪素、珪素基合金、錫、酸化錫、錫基合金、およびＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。

《遷移金属の析出量》
非対向部へのＬｉ⁺拡散が阻害されることにより、負極板１２２上における、遷移金属の析出量が低減され得る。遷移金属の析出量は、ＸＲＦ（X-ray fluorescence）により定量され得る。

電極体１２０の最外周において、負極板１２２の巻き終わり位置から一周分の位置までの範囲が、試料片として負極板１２２から切り出される。試料片は、例えば１１０ｍｍ×１００ｍｍの平面サイズを有し得る。ＸＲＦの測定条件は、次のとおりであり得る。

スキャンサイズ：４ｍｍ×７ｍｍ
画像サイズ：８０×１４０ｐｉｘｅｌ
１点のサイズ：５０μｍ／ｐｉｘｅｌ
１点の測定時間：２０．００ｍｓ
フレーム加算枚数：３
マッピング所要時間：１３．４ｍｉｎ
管電圧：４５ｋＶ
管電流：９００μＡ
フィルタ：ＯＦＦ
コリメータ：なし

複数種の遷移金属が検出される場合、析出量は、各遷移金属の合計量を示す。析出量は、例えば１００ｃｐｓ未満であってもよい。析出量は、例えば１～９０ｃｐｓであってもよいし、８３～９０ｃｐｓであってもよい。

《セパレータ》
セパレータ１２３は多孔質シートである。セパレータ１２３は電気絶縁性である。セパレータ１２３は、例えばポリオレフィン系樹脂等を含んでいてもよい。セパレータ１２３は、例えば、実質的にポリオレフィン系樹脂からなっていてもよい。ポリオレフィン系樹脂は、例えばポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。セパレータ１２３は、例えば単層構造を有していてもよい。セパレータ１２３は、例えば、実質的にＰＥ層からなっていてもよい。セパレータ１２３は、例えば多層構造を有していてもよい。セパレータ１２３は、例えばＰＰ層とＰＥ層とＰＰ層とがこの順序で積層されることにより形成されていてもよい。セパレータ１２３の表面に、例えば耐熱層（セラミック粒子層）等が形成されていてもよい。

《電解液》
電解液の少なくとも一部は、電極体１２０に含浸されている。電解液の一部が、容器１１１の底部１１１ａに貯留されていてもよい。

電解液は溶媒と支持電解質とを含む。溶媒は非プロトン性である。溶媒は任意の成分を含み得る。溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。支持電解質は溶媒に溶解している。支持電解質は、例えばＬｉＰＦ₆等を含んでいてもよい。支持電解質は、例えば０．５～２．０ｍоｌ／Ｌのモル濃度を有していてもよい。電解液は、溶媒および支持電解質に加えて、任意の添加剤をさらに含んでいてもよい。

以下、本技術の実施例（本明細書においては「本実施例」とも記される。）が説明される。ただし以下の説明は、本技術の範囲を限定しない。

＜非水電解質二次電池の製造＞
Ｎｏ．１～７に係る試験電池が製造された（下記表１参照）。Ｎｏ．１～６に係る試験電池の製造過程では、ドライエア雰囲気下（酸素分圧１６０ｍｍＨｇ）において、注液工程と封止工程とが実施された。Ｎｏ．７に係る試験電池の製造過程では、窒素雰囲気下（酸素ガス濃度１ｐｐｍ以下）において、注液工程と封止工程とが実施された。

＜評価＞
ＸＲＦにより、負極板上における遷移金属の析出量が測定された。本実施例における正極活物質は、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ₂を含んでいた。そのため負極板から３種の遷移金属（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）が検出された。下記表１における「遷移金属の析出量」は、Ｎｉ、ＣｏおよびＭｎの合計量である。

試験電池の製造後、電圧不良の発生率が求められた。電圧不良の発生率は、不良個数が製造個数で除されることにより求められた。

＜結果＞
上記表１において、遷移金属の析出量が多い程、電圧不良の発生率が上昇する傾向がみられる。

正極板の巻き終わり位置が第２湾曲部内にある試験電池（Ｎｏ．１～３）は、正極板の巻き終わり位置が平坦部内にある試験電池（Ｎｏ．４～６）に比して、遷移金属の析出量が少ない傾向がみられる。巻き緩みが発生し難いためと考えられる。

第２露出部の長さが０ｍｍを超えることにより、遷移金属の析出量が低減する傾向がみられる。正極板の巻き終わり位置が第２湾曲部内にあり、かつ第２露出部の長さが０ｍｍを超える試験電池（Ｎｏ．１、２）においては、遷移金属の析出量が顕著に低減している。

＜付記＞
本技術は、非水電解質二次電池の製造方法も提供する。

〔５〕非水電解質二次電池の製造方法は、下記（ａ）～（ｄ）を含む。
（ａ）上記〔１〕に記載される電極体を組み立てる。
（ｂ）外装体に電極体を収納する。
（ｃ）酸素含有雰囲気下において、外装体内に電解液を注入する。
（ｄ）酸素含有雰囲気下において、外装体を密封することにより、非水電解質二次電池を製造する。

〔６〕酸素含有雰囲気は、例えばドライエア雰囲気であってもよい。ドライエア雰囲気は、例えば－８０～０℃の露点温度を有していてもよいし、－７０～－２０℃の露点温度を有していてもよい。

本実施形態および本実施例は、全ての点で例示である。本実施形態および本実施例は、制限的ではない。本技術の範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内における全ての変更を包含する。例えば、本実施形態および本実施例から、任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも当初から予定されている。

１００電池（非水電解質二次電池）、１１０外装体、１１１容器、１１１ａ底部、１１１ｂ頂部、１１１ｃ側壁、１１２外部端子、１１２ａ正極端子、１１２ｂ負極端子、１１３ａ正極集電板、１１３ｂ負極集電板、１２０，２２０電極体
１２１，２２１正極板、１２１ａ，１２１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ正極活物質層、１２１ｃ，２２１ｃ正極基材、１２２，２２２負極板、１２２ａ，１２２ｂ，２２２ａ，２２２ｂ負極活物質層、１２２ｃ，２２２ｃ負極基材、１２３セパレータ、１２５積層体、１２６粘着テープ、２３０電解液、Ｅｐ１第１露出部、Ｅｐ２第２露出部、Ｆｐ平坦部、Ｒｐ１第１湾曲部、Ｒｐ２第２湾曲部、Ｔｓ張力、ｄ厚さ、ｒ半径。

Claims

外装体と電極体と電解液とを含み、
前記外装体は、前記電極体と前記電解液とを収納しており、
前記外装体は容器と外部端子とを含み、
前記容器は、底部と頂部と側壁とを含み、
前記側壁は、前記底部と前記頂部とを接続しており、
前記外部端子は、前記頂部に取り付けられており、
前記電極体は積層体を含み、
前記積層体は、正極板とセパレータと負極板とを含み、
前記正極板と前記セパレータと前記負極板とは、それぞれ、帯状の平面形状を有し、
前記正極板と前記セパレータと前記負極板とは積層されており、
前記セパレータは、前記正極板と前記負極板とを分離しており、
前記積層体は渦巻状に巻回されており、
前記積層体の巻回軸と直交する断面において、前記電極体は第１湾曲部と平坦部と第２湾曲部とを含み、
前記第１湾曲部および前記第２湾曲部において、前記積層体は湾曲しており、
前記平坦部において、前記積層体は平坦であり、
前記容器の前記底部と前記頂部とを結ぶ方向において、前記第２湾曲部は、前記第１湾曲部に比して、前記底部に近接しており、
前記平坦部は、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とを接続しており、
前記正極板は、前記第２湾曲部内で巻き終わっており、
前記正極板の巻き終わり位置は、前記第２湾曲部の頂点を超えており、
前記正極板は、遷移金属酸化物を含み、
前記負極板は、負極基材と負極活物質層とを含み、
前記負極活物質層は、前記負極基材の表面に配置されており、
前記負極板の幅方向の両側において、前記負極基材は露出部を含み、
前記露出部は、前記負極活物質層の端面よりも外側に突出している、
非水電解質二次電池。
前記露出部の長さは、前記負極活物質層の厚さに比して大きい、
請求項１に記載の非水電解質二次電池。
前記露出部の前記長さは、０．８ｍｍ以上である、
請求項２に記載の非水電解質二次電池。
前記容器は密封されており、
前記容器内のガスは、モル分率で１％以上２１％以下の酸素ガス濃度を有する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。