JP2023115135A

JP2023115135A - 二次電池

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Publication number: JP2023115135A
Application number: JP2023104665A
Authority: JP
Inventors: 寅治菅野; Toraji Sugeno
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2023-06-27
Publication date: 2023-08-18
Also published as: US20220123371A1; CN114072947A; JP7315005B2; WO2021020235A1; JPWO2021020235A1

Abstract

【課題】電解液の注液を速くでき、ショートを防ぐ保護テープを有する二次電池を提供する。【解決手段】セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極が積層され、巻回された構造を有する電極巻回体と、正極集電板及び負極集電板が、外装缶に収容された二次電池において、正極は、帯状の正極箔と正極活物質を有し、正極箔は正極活物質被覆部と正極活物質非被覆部を有し、負極は、帯状の負極箔と負極活物質を有し、負極箔は負極活物質被覆部と負極活物質非被覆部を有し、正極活物質非被覆部は、電極巻回体の端面の一方において、正極集電板と接合され、負極活物質非被覆部は、電極巻回体の端面の他方において、負極集電板と接合され、電極巻回体の側面部の一部からトップ側のエッジ部を経由して正極集電板の一部を覆う第1絶縁テープと、電極巻回体の側面部の一部からボトム側のエッジ部を経由して負極集電板の一部を覆う第２絶縁テープが設けられている二次電池である。【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に関する。

リチウムイオン電池は自動車や機械などに使用が拡大され、高出力の電池が必要とされてきている。この高出力を生み出す方法の一つとして、ハイレート放電が提案されている。ハイレート放電では電池内部の抵抗が問題となり、これを克服するために、例えば、正極箔と負極箔を電極巻回体の両端面に集める構造を作製し、集電板と多点で溶接をして低抵抗化を図っている。このような構造では、正極箔や負極箔が外装缶と接触する恐れがあり、ショートする可能性が有った。

例えば、特許文献１には、巻回された円筒状の電極アセンブリを固定する仕上げテープによって、電極アセンブリの側面と下端面の一部を覆う構造を有する円筒形電池が開示されている。ここでは、仕上げテープによって外部からの衝撃を低減し電極アセンブリの損傷を防止できるということや、電極アセンブリの底面が露出していると電解液が浸透しやすいということを開示している。

米国特許出願公開第２０１６／１４１５６０号明細書

しかしながら、特許文献１では、円筒状の電極アセンブリのトップ側の保護や絶縁については何も検討されていない。また、円筒状の電極アセンブリの上下の端面にそれぞれ正極集電板と負極集電板を有する電極アセンブリの絶縁構造、保護構造と電解液の浸透性の両立については検討されていない。

従って、本発明は、電解液の注液時間をより短縮して生産性の高い電池を実用化するとともに、電池の組立時における内部ショートや電極アセンブリの損傷や金属粉の発生を防ぐことのできる絶縁部材を有する電池を提供することを目的の一つとする。

上述した課題を解決するために、本発明は、セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極が積層され、巻回された構造を有する電極巻回体と、正極集電板及び負極集電板が、外装缶に収容された二次電池において、
正極は、帯状の正極箔と正極活物質を有し、
正極箔は正極活物質被覆部と正極活物質非被覆部を有し、
負極は、帯状の負極箔と負極活物質を有し、
負極箔は負極活物質被覆部と負極活物質非被覆部を有し、
正極活物質非被覆部は、電極巻回体の端面の一方において、正極集電板と接合され、
負極活物質非被覆部は、電極巻回体の端面の他方において、負極集電板と接合され、
電極巻回体の側面部の一部からトップ側のエッジ部を経由して正極集電板の一部を覆う第1絶縁テープと、電極巻回体の側面部の一部からボトム側のエッジ部を経由して負極集電板の一部を覆う第２絶縁テープが設けられている二次電池である。

本発明の少なくとも実施の形態によれば、電気的ショートを防止しながら電解液の注入が速く行えるハイレート放電用の電池を実現することができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

図１は、一実施の形態に係る電池の概略断面図である。図２は、電極巻回体における正極、負極とセパレータの配置関係の一例を説明する図である。図３Ａは、正極集電板の平面図であり、図３Ｂは負極集電板の平面図である。図４Ａから図４Ｆは、一実施の形態に係る電池の組み立て工程を説明する図である。図５は、第１絶縁部材の長さａ１、ｂ１とｂ３を示す電池の概略断面図である。図６は、第２絶縁部材の長さａ２とｂ２を示す電池の概略断面図である。図７は、本発明の応用例としての電池パックの説明に使用する接続図である。図８は、本発明の応用例としての電動工具の説明に使用する接続図である。図９は、本発明の応用例としての無人航空機の説明に使用する接続図である。図１０は、本発明の応用例としての電動車両の説明に使用する接続図である。

以下、本発明の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
＜３．応用例＞
以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。

本発明の実施の形態では、二次電池として、円筒形状のリチウムイオン電池を例にして説明する。勿論、リチウムイオン電池以外の他の電池や円筒形状以外の電池が用いられても良い。

＜１．一実施の形態＞
まず、リチウムイオン電池の全体構成に関して説明する。図１は、円筒型のリチウムイオン電池１の概略断面図である。

図１に示すように、リチウムイオン電池１は、例えば、円筒状の外装缶１１の内部に、一対の絶縁板１２，１３と、電極巻回体２０とを備えている。ただし、リチウムイオン電池１は、例えば、さらに、外装缶１１の内部に、熱感抵抗（ＰＴＣ）素子及び補強部材などのうちのいずれか１種類又は２種類以上を備えていてもよい。以下、リチウムイオン電池１を単に「電池１」と表現する場合がある。

［外装缶］
外装缶１１は、主に、電極巻回体２０を収納する部材である。この外装缶１１は、例えば、一端部が開放されると共に他端部が閉塞された円筒状の容器である。すなわち、外装缶１１は、開放された一端部（開放端部１１Ｎ）を有している。この外装缶１１は、例えば、鉄、アルミニウム及びそれらの合金などの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。ただし、外装缶１１の表面には、例えば、ニッケルなどの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上が鍍金されていてもよい。

［絶縁板］
絶縁板１２，１３のそれぞれは、例えば、電極巻回体２０の巻回軸に対して垂直な面、すなわち図１中のＺ軸に垂直な面を有する皿状の板である。また、絶縁板１２，１３は、それぞれトップ側絶縁板１２、ボトム側絶縁板１３として機能し、互いに電極巻回体２０を挟むように配置されている。

［かしめ構造］
外装缶１１の開放端部１１Ｎには、電池蓋１４及び安全弁機構３０がガスケット１５を介して、かしめられており、かしめ構造１１Ｒ（クリンプ構造）が形成されている。これにより、外装缶１１の内部に電極巻回体２０などが収納された状態において、その外装缶１１は密閉されている。

［電池蓋］
電池蓋１４は、主に、外装缶１１の内部に電極巻回体２０などが収納された状態において、その外装缶１１の開放端部１１Ｎを閉塞する部材である。この電池蓋１４は、例えば、外装缶１１の形成材料と同様の材料を含んでいる。電池蓋１４のうちの中央領域は、例えば、＋Ｚ方向に突出している。これにより、電池蓋１４のうちの中央領域以外の領域（周辺領域）は、例えば、安全弁機構３０に接触している。

［ガスケット］
ガスケット１５は、主に、外装缶１１（折り曲げ部１１Ｐ)と電池蓋１４との間に介在することにより、その折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間を封止する部材である。ただし、ガスケット１５の表面には、例えば、アスファルトなどが塗布されていてもよい。

このガスケット１５は、例えば、絶縁性材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。絶縁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリプ口ピレン（ＰＰ）などの高分子材料である。中でも、絶縁性材料は、ポリブチレンテレフタレートであることが好ましい。外装缶１１と電池蓋１４とを互いに電気的に分離しながら、折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間が十分に封止されるからである。

［安全弁機構］
安全弁機構３０は、主に、外装缶１１の内部の圧力（内圧）が上昇した際に、必要に応じて外装缶１１の密閉状態を解除することにより、その内圧を開放する。外装缶１１の内圧が上昇する原因は、例えば、充放電時において電解液の分解反応に起因して発生するガスなどである。

［電極巻回体］
円筒形状のリチウムイオン電池では、帯状の正極２１と帯状の負極２２がセパレータ２３を挟んで渦巻き状に巻回されて、電解液に含浸された状態で、外装缶１１に収まっている。正極２１は正極箔２１Ａの片面又は両面に正極活物質層２１Ｂを形成したものであり、正極箔２１Ａの材料は例えば、アルミニウムやアルミニウム合金でできた金属箔である。負極２２は負極箔２２Ａの片面又は両面に負極活物質層２２Ｂを形成したものであり、負極箔２２Ａの材料は例えば、ニッケル、ニッケル合金、銅や銅合金でできた金属箔である。セパレータ２３は多孔質で絶縁性のあるフィルムであり、正極２１と負極２２とを電気的に絶縁しながら、イオンや電解液等の物質の移動を可能にしている。

正極活物質層２１Ｂと負極活物質層２２Ｂはそれぞれ、正極箔２１Ａと負極箔２２Ａとの多くの部分を覆うが、どちらも帯の短軸方向にある片方の端周辺を意図的に被覆していない。この活物質層２１Ｂ，２２Ｂが被覆されていない部分を、以下、適宜、活物質非被覆部と称する。円筒形状の電池では、電極巻回体２０は正極の活物質非被覆部２１Ｃと負極の活物質非被覆部２２Ｃが逆方向を向くようにしてセパレータ２３を介して重ねられて巻回されている。電極巻回体は、その側面部４５に固定テープ４６を貼り付けることによってセパレータ２３の端部が固定され、巻きゆるみが生じないようになっている。

図２に正極２１、負極２２とセパレータ２３を積層した巻回前の構造の一例を示す。正極の活物質非被覆部２１Ｃ（図２の上側の斜線部分）の幅はＡであり、負極の活物質非被覆部２２Ｃ（図２の下側の斜線部分）の幅はＢである。一実施の形態ではＡ＞Ｂであることが好ましく、例えばＡ＝７（ｍｍ）、Ｂ＝４（ｍｍ）である。正極の活物質非被覆部２１Ｃがセパレータ２３の幅方向の一端から突出した長さはＣであり、負極の活物質非被覆部２２Ｃがセパレータ２３の幅方向の他端から突出した長さはＤである。一実施の形態ではＣ＞Ｄであることが好ましく、例えば、Ｃ＝４．５（ｍｍ）、Ｄ＝３（ｍｍ）である。

正極の活物質非被覆部２１Ｃは例えばアルミニウムなどからなり、負極の活物質非被覆部２２Ｃは例えば銅などからなるので、一般的に正極の活物質非被覆部２１Ｃの方が負極の活物質非被覆部２２Ｃよりも柔らかい（ヤング率が低い）。このため、一実施の形態では、Ａ＞ＢかつＣ＞Ｄがより好ましく、この場合、両極側から同時に同じ圧力で正極の活物質非被覆部２１Ｃと負極の活物質非被覆部２２Ｃとが折り曲げられるとき、折り曲げられた部分のセパレータ２３の先端から測った高さは正極２１と負極２２とで同じくらいになることがある。このとき、活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃが折り曲げられて適度に重なり合うので、活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃと集電板２４，２５とのレーザ溶接による接合を容易に行うことができる。一実施の形態における接合とは、レーザ溶接により繋ぎ合わされていることを意味するが、接合方法はレーザ溶接に限定されない。

正極２１は、活物質非被覆部２１Ｃと活物質被覆部２１Ｂとの境界を含む幅３ｍｍの区間が絶縁層１０１（図２の灰色の領域部分）で被覆されている。そして、セパレータを介して負極の活物質被覆部２２Ｂに対向する正極の活物質非被覆部２１Ｃの全ての領域が絶縁層１０１で覆われている。絶縁層１０１は、負極の活物質被覆部２２Ｂと正極の活物質非被覆部２１Ｃとの間に異物が侵入したときに、電池１の内部短絡を確実に防ぐ効果がある。また、絶縁層１０１は、電池１に衝撃が加わったときに、その衝撃を吸収し、正極の活物質非被覆部２１Ｃが折れ曲がりや、負極２２との短絡を確実に防ぐ効果がある。

電極巻回体２０は略円柱状の形態を有し、中心には、貫通孔２６が空いている。貫通孔２６は電極巻回体２０の組み立て用の巻き芯と溶接用の電極棒を差し込むための孔である。電極巻回体２０は、正極の活物質非被覆部２１Ｃと負極の活物質非被覆部２２Ｃが逆方向を向くように重ねて巻回してあるので、電極巻回体の端部の一方の面（端面４１）には、正極の活物質非被覆部２１Ｃが集まり、電極巻回体２０の端部の他方の面（端面４２）には、負極の活物質非被覆部２２Ｃが集まる。電流を取り出すための集電板２４，２５との接触を良くするために、活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃは貫通孔２６（中心軸）方向に曲折されて（すなわち、巻回された状態で隣接する周の活物質非被覆部同士が重なって曲折されて）、端面４１，４２が平坦面となっている。なお、本明細書において「平坦面」とは、完全に平坦な面のみならず、活物質非被覆部と集電板が接合可能な程度において、多少の凹凸や表面粗さを有する表面も含む。

活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃがそれぞれ重なるようにして曲折することで、一見、端面４１，４２を平坦面にすることが可能に思われるが、曲折する前に何らの加工もないと、曲折するときに端面４１，４２にシワやボイド（空隙、空間）が発生して、端面４１，４２が平坦面とならない。ここで、「シワ」や「ボイド」とは曲折した活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃに偏りが生じ、端面４１，４２が平坦面とはならない部分である。このシワやボイドの発生を防止するために、端面４１、４２には放射方向に溝４３（例えば図４Ｂを参照）が形成されている。電極巻回体２０の中心軸には貫通孔２６があり、貫通孔２６はリチウムイオン電池１の組み立て工程で、溶接器具を差し込む孔として使用される。貫通孔２６の付近にある、正極２１と負極２２との巻き始めの活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃには切欠きがある。これは貫通孔２６に向かって曲折したとき貫通孔２６を塞がないようにするためである。溝４３は、活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃを曲折した後も平坦面内に残っており、溝４３の無い部分が、正極集電板２４又は負極集電板２５と接合（溶接等）されている。なお、平坦面のみならず、溝４３が集電板２４，２５の一部と接合されていてもよい。
なお、ここでは電極巻回体２０又は電極巻回体２０に正極集電板２４と負極集電板２５とが溶接された電極巻回体を略円柱とみなした場合、正極側のエッジラインをトップ側のエッジ部５１と称し、負極側のエッジラインをボトム側のエッジ部５２と称することとする。
電極巻回体２０の詳細な構成、すなわち正極２１、負極２２、セパレータ２３及び電解液のそれぞれの詳細な構成に関しては、後述する。

［絶縁部材］
絶縁部材の構成について、図１，図５及び図６を参照して説明する。端面４１，４２に集まっている活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃは剥き出しの金属箔なので、活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃと外装缶１１とが近接したときにショートする可能性がある。また、端面４１にある正極集電板２４と外装缶１１とが近接したときにショートする可能性がある。そのため、外装缶１１との電気的絶縁性を持たせるために、トップ側のエッジ部５１とボトム側のエッジ部５２は、絶縁部材が被覆されている。絶縁部材としては種々の素材を用いることが可能であるが、ここでは絶縁テープ５３，５４を例に挙げて説明する。絶縁テープ５３，５４は、例えば、基材層の材質がポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドのうち何れかで構成され、基材層の一面に粘着層を有している粘着テープである。絶縁テープ５３，５４の設置により電極巻回体２０の容積を減らさないために、絶縁テープ５３，５４は側面部４５に貼付された固定テープ４６と重ならないように配置され、絶縁テープ５３，５４の厚さは固定テープ４６の厚さ以下に設定されている。

トップ側のエッジ部５１においては、正極集電板２４の形状にもよるが（図３Ａ参照）、正極集電板２４が設けられている部分と、正極活物質非被覆部２１Ｃが露出している部分がある。絶縁テープ５３は、エッジ部５１において、これらの部分を両方覆っていることが好ましい。更には、トップ側のエッジ部５１をすべて（円筒型の場合、全周に亘って）覆っていることが好ましい。
ボトム側のエッジ部５２においては、負極集電板２５の形状にもよるが（図３Ｂ参照）、負極集電板２５が設けられている部分と、負極活物質非被覆部２２Ｃが露出している部分がある。絶縁テープ５４は、エッジ部５２において、これらの部分を両方覆っていることが好ましい。更には、ボトム側のエッジ部５２をすべて（円筒型の場合、全周に亘って）覆っていることが好ましい。

特に、トップ側のエッジ部５１ではショートが起こりやすく、外部から電池１への衝撃で、端面４１が外装缶１１に形成されるくびれ部１１Ｓと接触して、ショートが起こる可能性が有る。このため、絶縁テープ５３（第１絶縁部材）は、電極巻回体２０の側面部４５の一部からトップ側のエッジ部５１を経由して外装缶１１のくびれ部１１Ｓの頂点Ｐの直下を０．５ｍｍ以上超える範囲迄を覆っている（図１）。トップ側の絶縁テープ５３（第１絶縁部材）と正極集電板２４との配置の関係から、絶縁テープ５３は、正極集電板２４の折り畳まれた帯状部３２に接する位置まで延在させることができる。同様に、ボトム側の絶縁テープ５４（第２絶縁部材）と負極集電板２５との配置の関係から、絶縁テープ５４は、負極集電板２５の折り畳まれた帯状部３４に接する位置までを延在させることができる（図５）。
絶縁テープ５３の端部が、正極集電板２４の帯状部３２の折り返し部を超えて接触した場合には、電池の中心軸方向のスペースが足りず、組立て不良が発生する。また、絶縁テープ５４の端部が、負極集電板２５の帯状部３４の折り返し部を超えて接触した場合には、電池の中心軸方向のスペースが足りず、同様に組立て不良が発生する。

［集電板］
通常のリチウムイオン電池では例えば、正極と負極との一か所ずつに電流取出し用のリードが溶接されているが、これでは電池の内部抵抗が大きく、放電時にリチウムイオン電池が発熱し高温になるため、ハイレート放電には適さない。そこで、一実施の形態のリチウムイオン電池では、端面４１，４２に正極集電板２４と負極集電板２５とを配置し、端面４１，４２に存在する正極や負極の活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃと多点で溶接することで、電池の内部抵抗を低く抑えている。端面４１，４２が曲折して平坦面となっていることも低抵抗化に寄与している。

図３Ａ及び図３Ｂに、集電板の一例を示す。図３Ａが正極集電板２４であり、図３Ｂは負極集電板２５である。正極集電板２４の材料は例えば、アルミニウムやアルミニウム合金の単体若しくは複合材でできた金属板であり、負極集電板２５の材料は例えば、ニッケル、ニッケル合金、銅や銅合金の単体若しくは複合材でできた金属板である。図３Ａに示すように、正極集電板２４の形状は平坦な扇形をした扇状部３１に、矩形の帯状部３２が付いた形状になっている。扇状部３１の中央付近に孔３５があいていて、孔３５の位置は貫通孔２６に対応する位置である。

図３Ａの斜線で示す部分は帯状部３２に絶縁テープが貼付されているか絶縁材料が塗布された絶縁部３２Ａであり、図面の斜線部より下側の部分は外部端子を兼ねた封口板への接続部３２Ｂである。なお、貫通孔２６に金属製のセンターピン（図示せず）を備えていない電池構造の場合には帯状部３２が負極電位の部位と接触する可能性が低いため、絶縁部３２Ａが無くても良い。その場合には、正極２１と負極２２との幅を絶縁部３２Ａの厚さに相当する分だけ大きくして充放電容量を大きくすることができる。

負極集電板２５の形状は正極集電板２４と殆ど同じ形状だが、帯状部が異なっている。図３Ｂの負極集電板の帯状部３４は、正極集電板の帯状部３２より短く、絶縁部３２Ａに相当する部分がない。帯状部３４には、複数の丸印で示される丸型の突起部（プロジェクション）３７がある。抵抗溶接時には、電流が突起部に集中し、突起部が溶けて帯状部３４が外装缶１１の底に溶接される。正極集電板２４と同様に、負極集電板２５には扇状部３３の中央付近に孔３６があいていて、孔３６の位置は貫通孔２６に対応する位置である。正極集電板２４の扇状部３１と負極集電板２５の扇状部３３は扇形の形状をしているため、端面４１，４２の一部を覆うようになっている。全部を覆わない理由は、電池を組み立てる際に電極巻回体へ電解液を円滑に浸透させる為、あるいは電池が異常な高温状態や過充電状態になったときに発生したガスを電池外へ放出しやすくする為である。

［正極］
正極活物質層２１Ｂは、正極活物質として、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である正極材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。ただし、正極活物質層２１Ｂは、さらに、正極結着剤及び正極導電剤などの他の材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。正極材料は、リチウム含有化合物であることが好ましく、より具体的にはリチウム含有複合酸化物及びリチウム含有リン酸化合物などであることが好ましい。

リチウム含有複合酸化物は、リチウムと１種類又は２種類以上の他元素（リチウム以外の元素）とを構成元素として含む酸化物であり、例えば、層状岩塩型及びスピネル型などのうちのいずれかの結晶構造を有している。リチウム含有リン酸化合物は、リチウムと１種類又は２種類以上の他元素とを構成元素として含むリン酸化合物であり、例えば、オリビン型などの結晶構造を有している。

正極結着剤は、例えば、合成ゴム及び高分子化合物などのうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム及びエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物は、例えば、ポリフッ化ビニリデン及びポリイミドなどである。

正極導電剤は、例えば、炭素材料などのうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。この炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック及びケッチェンブラックなどである。ただし、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料及び導電性高分子などでもよい。

［負極］
負極箔２２Ａの表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極箔２２Ａに対する負極活物質層２２Ｂの密着性が向上するからである。この場合には、少なくとも負極活物質層２２Ｂと対向する領域において、負極箔２２Ａの表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法は、例えば、電解処理を利用して微粒子を形成する方法などである。電解処理では、電解槽中において電解法により負極箔２２Ａの表面に微粒子が形成されるため、その負極箔２２Ａの表面に凹凸が設けられる。電解法により作製された銅箔は、一般的に、電解銅箔と呼ばれている。

負極活物質層２２Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である負極材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層２２Ｂは、さらに、負極結着剤及び負極導電剤などの他の材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。

負極材料は、例えば、炭素材料である。リチウムの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が安定して得られるからである。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するため、負極活物質層２２Ｂの導電性が向上するからである。

炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素及び黒鉛などである。ただし、難黒鉛化性炭素における（００２）面の面間隔は、０．３７ｎｍ以上であることが好ましいと共に、黒鉛における（００２）面の面間隔は、０．３４ｎｍ以下であることが好ましい。より具体的には、炭素材料は、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭及びカーボンブラック類などである。このコークス類には、ピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体は、フェノール樹脂及びフラン樹脂などの高分子化合物が適当な温度で焼成（炭素化）されたものである。この他、炭素材料は、約１０００℃以下の温度で熱処理された低結晶性炭素でもよいし、非晶質炭素でもよい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状及び鱗片状のうちのいずれでもよい。

リチウムイオン電池１では、完全充電時の開回路電圧(すなわち電池電圧)が４．２５Ｖ以上であると、その完全充電時の開回路電圧が４．２０Ｖである場合と比較して、同じ正極活物質を用いても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるため、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整されている。これにより、高いエネルギー密度が得られる。

［セパレータ］
セパレータ２３は、正極２１と負極２２との間に介在しており、正極２１と負極２２との接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させる。セパレータ２３は、例えば、合成樹脂及びセラミックなどの多孔質膜のうちのいずれか１種類又は２種類以上であり、２種類以上の多孔質膜の積層膜でもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンなどである。

特に、セパレータ２３は、例えば、上記した多孔質膜（基材層）と、その基材層の片面又は両面に設けられた高分子化合物層とを含んでいてもよい。正極２１及び負極２２のそれぞれに対するセパレータ２３の密着性が向上するため、電極巻回体２０の歪みが抑制されるからである。これにより、電解液の分解反応が抑制されると共に、基材層に含浸された電解液の漏液も抑制されるため、充放電を繰り返しても抵抗が上昇しにくくなると共に、電池膨れが抑制される。

高分子化合物層は、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物を含んでいる。物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。ただし、高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン以外でもよい。この高分子化合物層を形成する場合には、例えば、有機溶剤などに高分子化合物が溶解された溶液を基材層に塗布したのち、その基材層を乾燥させる。なお、溶液中に基材層を浸漬させたのち、その基材層を乾燥させてもよい。この高分子化合物層は、例えば、無機粒子などの絶縁性粒子のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。無機粒子の種類は、例えば、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムなどである。

［電解液］
電解液は、溶媒及び電解質塩を含んでいる。ただし、電解液は、さらに、添加剤などの他の材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。
溶媒は、有機溶媒などの非水溶媒のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。非水溶媒を含む電解液は、いわゆる非水電解液である。
非水溶媒は、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステル及びニトリル(モノニトリル)などである。

電解質塩は、例えば、リチウム塩などの塩のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。ただし、電解質塩は、例えば、リチウム塩以外の塩を含んでいてもよい。このリチウム以外の塩は、例えば、リチウム以外の軽金属の塩などである。

リチウム塩は、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ₃ＳＯ₃）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ₄）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ₂ＳＦ₆）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）及び臭化リチウム（ＬｉＢｒ）などである。

中でも、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム及び六フッ化ヒ酸リチウムのうちのいずれか１種類又は２種類以上が好ましく、六フッ化リン酸リチウムがより好ましい。
電解質塩の含有量は、特に限定されないが、中でも、溶媒に対して０.３ｍｏｌ/ｋｇから３ｍｏｌ/ｋｇであることが好ましい。

［リチウムイオン電池の作製方法］
図４Ａから図４Ｆを参照して、一実施の形態のリチウムイオン電池１の作製方法について述べる。まず、正極活物質を、帯状の正極箔２１Ａの表面に塗着させ、これを正極２１の被覆部とし、負極活物質を、帯状の負極箔２２Ａの表面に塗着させ、これを負極２２の被覆部とした。このとき、正極２１の短手方向の一端と負極２２の短手方向の一端に、正極活物質と負極活物質が塗着されていない活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃを作製した。活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃの一部であって、巻回するときの巻き始めに当たる部分に、切欠きを作製した。正極２１と負極２２とには乾燥等の工程を行った。そして、正極の活物質非被覆部２１Ｃと負極の活物質非被覆部２２Ｃが逆方向となるようにセパレータ２３を介して重ね、中心軸に貫通孔２６ができるように、且つ、作製した切欠きが中心軸付近に配置されるように、渦巻き状に巻回して、最外周に固定テープ４６を貼り付けて、図４Ａのような電極巻回体２０を作製した。

次に、図４Ｂのように、薄い平板（例えば厚さ０．５ｍｍ）などの端を端面４１，４２に対して垂直に押し付けることで、端面４１，４２を局所的に折り曲げて溝４３を作製した。この方法で貫通孔２６から放射方向に、中心軸に向かって延びる溝４３を作製した。図４Ｂに示される、溝４３の数や配置はあくまでも一例である。そして、図４Ｃのように、両極側から同時に同じ圧力を端面４１，４２に対して略垂直方向に加え、正極の活物質非被覆部２１Ｃと負極の活物質非被覆部２２Ｃを折り曲げて、端面４１，４２が平坦面となるように形成した。このとき、端面４１，４２にある活物質非被覆部２１Ｃ，２２Ｃが、貫通孔２６側に向かって重なって曲折するように、平板の板面などで荷重を加えた。その後、端面４１に正極集電板２４の扇状部３１をレーザ溶接し、端面４２に負極集電板２５の扇状部３３をレーザ溶接した。

その後、図４Ｄのように、トップ側のエッジ部５１とボトム側のエッジ部５２とに、それぞれ絶縁テープ５３，５４を貼付けた。そして、集電板２４，２５の帯状部３２，３４を折り曲げ、トップ側絶縁板１２、ボトム側絶縁板１３の穴にそれぞれ挿通し、図４Ｅに示される外装缶１１内に上記のように組立てを行った電極巻回体２０を挿入し、外装缶１１の底と負極集電板２５の溶接を行った。次に、外装缶１１の開口部近傍にくびれ部１１Ｓを形成した。電解液を外装缶１１内に注入後、正極集電板の帯状部３２と安全弁機構３０を溶接した。図４Ｆのように、くびれ部１１Ｓを利用してガスケット１５、安全弁機構３０及び電池蓋１４で密封した。

以下、上記のようにして作製したリチウムイオン電池１を用い、ショート率の違いや注液時間の違いなどを比較した実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

以下の全ての実施例と比較例において、電池サイズは２１７００とし、絶縁テープ５３の基材層の材質をポリイミドとした。
まずは、トップ側のエッジ部５１を被覆する絶縁テープ５３のうち、電極巻回体２０の端面４１上での長さ（ｂ１）と内部ショート率の関係を求めた。図５は電池１のトップ側を表示した図である。前記長さ（ｂ１）とは、図５に示すようにくびれ部１１Ｓの頂点Ｐの直下の位置から絶縁テープ５３の端部までの長さを意味する。なお、くびれ部の表面（缶の内面）のうち、前記電極巻回体２０に最も近接した点を頂点Ｐと定義する（図５参照）。

［実施例１］
図５のように、トップ側のエッジ部５１に絶縁テープ５３を貼付し、ｂ１＝１．５（ｍｍ）とした。

［実施例２］
実施例１と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ｂ１＝１．０（ｍｍ）とした。

［実施例３］
実施例１と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ｂ１＝０．５（ｍｍ）とした。

［比較例１］
実施例１と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ｂ１＝０．３（ｍｍ）とした。

［比較例２］
実施例１と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ｂ１＝０（ｍｍ）とした。

［評価］
上記電池について、評価を行った。１００本の組み立て終了後の電池１に対する、初回充電中に内部短絡した電池（充電ができない電池）の本数の割合を内部ショート率とした。

実施例１から実施例３の内部ショート率は０％と小さかったが、比較例１と比較例２の内部ショート率は比較的大きかった。表１の結果より、トップ側のエッジ部５１を被覆する絶縁テープ５３のうち、電極巻回体２０の端面４１上での長さ（ｂ１）が０．５（ｍｍ）以上のとき、内部ショートを防ぐことができた。

次に、トップ側のエッジ部５１を被覆する絶縁テープ５３のうち、電極巻回体２０の側面部４５上での長さ（ａ１）と内部ショート率の関係を求めた。なお、図５に示すように、長さａ１は、端面４１を覆う絶縁テープ５３の表面から（絶縁テープ５３の厚みを含んで）、側面部４５における絶縁テープ５３の下端までの長さを指す。

［実施例４］
図５のように、トップ側のエッジ部５１に絶縁テープ５３を貼付し、ａ１＝１．５（ｍｍ）とした。

［実施例５］
実施例４と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ａ１＝１．０（ｍｍ）とした。

［実施例６］
実施例４と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ａ１＝０．５（ｍｍ）とした。

［比較例３］
実施例４と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ａ１＝０．３（ｍｍ）とした。

［比較例４］
実施例４と同様に絶縁テープ５３を貼付し、ａ１＝０（ｍｍ）とした。

実施例４から実施例６の内部ショート率は０％と小さかったが、比較例３と比較例４の内部ショート率は比較的大きかった。表２より、トップ側のエッジ部５１を被覆する絶縁テープ５３のうち、電極巻回体２０の側面部４５上での長さ（ａ１）が０．５（ｍｍ）以上であるとき、内部ショートを防止できた。

次に、ボトム側のエッジ部５２とへの、絶縁テープ５４の貼付による、組立時脱落金属の発生率について求めた。図６は電池１のボトム側を表示した図である。

［実施例７］
図６のように、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５４を貼付し、ｂ２＝１．５（ｍｍ）とした。

［実施例８］
実施例７と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ｂ２＝１．０（ｍｍ）とした。

［実施例９］
実施例７と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ｂ２＝０．５（ｍｍ）とした。

［比較例５］
実施例７と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ｂ２＝０．３（ｍｍ）とした。

［比較例６］
実施例７と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ｂ２＝０（ｍｍ）とした。

［評価］
１００本の電極巻回体２０を外装缶１１に挿入する工程において、負極箔２２Ｃ及び負極集電板２５が外装缶１１に接触して金属粉が発生した場合を組立時脱落金属が有りとし、その発生率（％）を算出した。

実施例７から実施例９の組み立て時脱落金属の発生率は０％と小さかったが、比較例５と比較例６の組み立て時脱落金属の発生率は比較的大きかった。表３より、ｂ２≧０．５（ｍｍ）のとき、組立時脱落金属が無かったことが分かった。

［実施例１０］
図６のように、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５４を貼付し、ａ２＝１．５（ｍｍ）とした。

［実施例１１］
実施例１０と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ａ２＝１．０（ｍｍ）とした。

［実施例１２］
実施例１０と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ａ２＝０．５（ｍｍ）とした。

［比較例７］
実施例１０と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ａ２＝０．３（ｍｍ）とした。

［比較例８］
実施例１０と同様に絶縁テープ５４を貼付し、ａ２＝０（ｍｍ）とした。

実施例１０から実施例１２の組み立て時脱落金属の発生率は０％と小さかったが、比較例７と比較例８の組み立て時脱落金属の発生率は比較的大きかった。表４より、ａ２≧０．５（ｍｍ）のとき、組立時脱落金属が無かったことが分かった。したがって、ｂ２≧０．５（ｍｍ）、且つ、ａ２≧０．５（ｍｍ）のとき、電池１の組立時における金属粉が発生しないと言える。

次に、トップ側のエッジ部５１とボトム側のエッジ部５２とへの、絶縁テープ５３の貼付の有無による、内部ショート率と組み立て時脱落金属の有無について求めた。

［実施例１５］
図５のように、トップ側のエッジ部５１に絶縁テープ５３を貼付し、ａ１＝６．０（ｍｍ）、ｂ１＝３．０（ｍｍ）とし、図６のように、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５３を貼付し、ａ２＝６．０（ｍｍ）、ｂ２＝３．０（ｍｍ）とした。

［比較例１１］
トップ側のエッジ部５１にもボトム側のエッジ部５２にも絶縁テープ５３，５４を貼付しなかった。

［比較例１２］
図６のように、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５４を貼付し、ａ２＝６．０（ｍｍ）、ｂ２＝３．０（ｍｍ）とした。トップ側のエッジ部５１には絶縁テープ５３を貼付しなかった。

［比較例１３］
図５のように、トップ側のエッジ部５１に絶縁テープ５３を貼付し、ａ１＝６．０（ｍｍ）、ｂ１＝３．０（ｍｍ）とした。ボトム側のエッジ部５２には絶縁テープ５４を貼付しなかった。

［評価］
上記電池について、評価を行った。１００本の組み立て終了後の電池１に対する、初回充電中に内部短絡した電池（充電ができない電池）の本数の割合を内部ショート率とした。電極巻回体２０を外装缶１１に挿入する工程において、負極箔２２Ｃ及び負極集電板２５が外装缶１１に接触して金属粉が発生した場合を組立時脱落金属が有りとし、金属粉が発生しない場合を組立時脱落金属が無しとした。

実施例１５では内部ショート率が０％と小さい値であり、且つ、組立時脱落金属は無かったのに対し、比較例１１から比較例１３では、内部ショート率が比較的大きい値であった、又は／及び、組み立て時脱落金属が有りだった。トップ側のエッジ部５１に絶縁テープ５３が貼付されているとき、内部ショート率は０％であり、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５４が貼付されているとき、組立時脱落金属が無かった。組立時脱落金属はコンタミネーションとして、電池１に悪い影響を及ぼす可能性が有る。表５より、トップ側のエッジ部５１とボトム側のエッジ部５２との両方に絶縁テープ５３，５４を貼付した場合には、内部ショートを防ぐことができ、組立時脱落金属の発生が無いことが分かった。

次に、トップ側のエッジ部５１を被覆する絶縁テープ５３のうち、電極巻回体２０の端面４１上での長さ（ｂ３）、ボトム側のエッジ部５２を被覆する絶縁テープ５４のうち、電極巻回体２０の端面４２上での長さ（ｂ２）と電解液の注液時間の関係を求めた。なお、図５に示すように、長さｂ３は、側面部４５における絶縁テープ５３の表面から（絶縁テープの厚みを含んで）、端面４１を覆う絶縁テープ５３の中心軸側の端までの長さを指し、図６に示すように、長さｂ２は、側面部４５における絶縁テープ５４の表面から（絶縁テープの厚みを含んで）、端面４２を覆う絶縁テープ５４の中心軸側の端までの長さを指す。

［実施例２１］
図５のように、トップ側のエッジ部５１に絶縁テープ５３を貼付し、図６のように、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５４を貼付し、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［実施例２２］
実施例２１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ｂ３＝ｂ２＝２（ｍｍ）とした。

［実施例２３］
実施例２１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ｂ３＝ｂ２＝３（ｍｍ）とした。

［実施例２４］
実施例２１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ｂ３＝ｂ２＝４（ｍｍ）とした。

［実施例２５］
実施例２１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ｂ３＝ｂ２＝５（ｍｍ）とした。

［比較例２１］
実施例２１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ｂ３＝ｂ２＝６（ｍｍ）とした。

［比較例２２］
実施例２１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ｂ３＝ｂ２＝７（ｍｍ）とした。

［評価］
上記電池について、評価を行った。電解液を注入し始めてから注入が完了するまでの時間を計測し、注入時間とした。

実施例２１から実施例２５では、注液時間の値が比較的小さかったのに対し、比較例２１と比較例２２の注液時間の値は比較的大きかった。表６より、ｂ３とｂ２とが５ｍｍ以下、即ち、電極巻回体２０の半径に対するｂ３の割合と電極巻回体２０の半径に対するｂ２の割合とが５０％以下のとき、電解液の注液時間の増大が比較的小さかった。したがって、トップ側のエッジ部５１を被覆する絶縁テープ５３（第１絶縁部材）は、エッジ部５１から貫通孔２６に向かって、電極巻回体２０の半径の半分以下離れた位置までを被覆し、ボトム側のエッジ部５２を被覆する絶縁テープ５４（第２絶縁部材）は、エッジ部５２から貫通孔２６に向かって、電極巻回体２０の半径の半分以下離れた位置までを被覆するとき、電解液の注液時間の増大が抑えられることが分かった。

次に、トップ側のエッジ部５１を被覆する絶縁テープの５３うち、電極巻回体２０の側面部４５上での長さ（ａ１）、ボトム側のエッジ部５２を被覆する絶縁テープ５４のうち、電極巻回体２０の側面部４５上での長さ（ａ２）と電解液の注液時間の関係を求めた。なお、図６に示すように、長さａ２は、端面４２を覆う絶縁テープ５４の表面から（絶縁テープ５４の厚みを含んで）、側面部４５における絶縁テープ５４の上端までの長さを指す。

［実施例３１］
図５のように、トップ側のエッジ部５１に絶縁テープ５３を貼付し、図６のように、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５４を貼付し、ａ１＝ａ２＝１（ｍｍ）とし、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［実施例３２］
実施例３１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ａ１＝ａ２＝２（ｍｍ）とし、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［実施例３３］
実施例３１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ａ１＝ａ２＝３（ｍｍ）とし、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［実施例３４］
実施例３１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ａ１＝ａ２＝４（ｍｍ）とし、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［実施例３５］
実施例３１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ａ１＝ａ２＝５（ｍｍ）とし、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［実施例３６］
実施例３１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ａ１＝ａ２＝６（ｍｍ）とし、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［実施例３７］
実施例３１と同様に絶縁テープ５３，５４を貼付し、ａ１＝ａ２＝７（ｍｍ）とし、ｂ３＝ｂ２＝１（ｍｍ）とした。

［比較例３１］
図６のように、ボトム側のエッジ部５２に絶縁テープ５４を貼付し、ａ２＝３０（ｍｍ）とし、ｂ２＝１（ｍｍ）とした。トップ側のエッジ部５１には絶縁テープ５３を貼付しなかった。

実施例３１から実施例３７の注液時間の値は比較的小さかったのに対し、比較例３１の注液時間の値は比較的大きかった。表７より、ａ１とａ２とが７（ｍｍ）以下のとき、電解液の注液を速くできた。また、表７の結果から、表６においてａ１とａ２と注液時間との関係はとても小さいことが分かった。表７のデータは、表６のサポートデータとなることが判明した。

＜２．変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

溝４３の数や配置は図で例示したもの以外であってもよい。
正極集電板２４と負極集電板２５は、扇形の形状をした扇状部３１，３３を備えていたが、それ以外の形状であってもよい。

＜３．応用例＞
「電池パックの例」
図７は、本発明の一実施の形態に係る電池（以下、二次電池と適宜称する）を電池パック３３０に適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パック３００は、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。

また、電池パック３００は、正極端子３２１及び負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１及び負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１及び負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。

組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列及び／又は並列に接続してなる。この二次電池３０１ａは本発明の二次電池である。なお、図７では、６つの二次電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列（ｎ，ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。

スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａ及びダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａ及びダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。尚、例では＋側にスイッチ部３０４を設けているが、－側に設けても良い。

充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチ３０２ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。

放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。

温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１及びそれを構成する各二次電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。

スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１及び電流測定部３１３から入力された電圧及び電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、二次電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧若しくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電及び過放電、過電流充放電を防止する。

ここで、例えば、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。

充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂ及び３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯ及びＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電及び放電動作では、制御信号ＣＯ及びＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。

そして、例えば過充電若しくは過放電の際には、制御信号ＣＯ及びＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａをＯＦＦ状態とする。

メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）などからなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各二次電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。また、二次電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。

温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行ったりする。

「蓄電システムなどの例」
上述した本発明の一実施の形態に係る電池は、例えば電子機器や電動車両、電動式航空機、蓄電装置などの機器に搭載又は電力を供給するために使用することができる。

電子機器として、例えばノート型パソコン、スマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ウェアラブル端末、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられる。

また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などが挙げられ、これらの駆動用電源又は補助用電源として用いられる。蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。

以下では、上述した適用例のうち、上述した本発明の電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。

「電動工具の一例」
図８を参照して、本発明が適用可能な電動工具例えば電動ドライバの一例について概略的に説明する。電動ドライバ４３１は、本体内にＤＣモータ等のモータ４３３が収納されている。モータ４３３の回転がシャフト４３４に伝達され、シャフト４３４によって被対象物にねじが打ち込まれる。電動ドライバ４３１には、ユーザが操作するトリガースイッチ４３２が設けられている。

電動ドライバ４３１の把手の下部筐体内に、電池パック４３０及びモータ制御部４３５が収納されている。電池パック４３０として電池パック３００を使用することができる。モータ制御部４３５は、モータ４３３を制御する。モータ４３３以外の電動ドライバ４３１の各部が、モータ制御部４３５によって制御されてもよい。図示しないが電池パック４３０と電動ドライバ４３１はそれぞれに設けられた係合部材によって係合されている。後述するように、電池パック４３０及びモータ制御部４３５のそれぞれにマイクロコンピュータが備えられている。電池パック４３０からモータ制御部４３５に対して電池電源が供給されると共に、両者のマイクロコンピュータ間で電池パック４３０の情報が通信される。

電池パック４３０は、例えば、電動ドライバ４３１に対して着脱自在とされる。電池パック４３０は、電動ドライバ４３１に内蔵されていてもよい。電池パック４３０は、充電時には充電装置に装着される。なお、電池パック４３０が電動ドライバ４３１に装着されているときに、電池パック４３０の一部が電動ドライバ４３１の外部に露出し、露出部分をユーザが視認できるようにしてもよい。例えば、電池パック４３０の露出部分にＬＥＤが設けられ、ＬＥＤの発光及び消灯をユーザが確認できるようにしてもよい。

モータ制御部４３５は、例えば、モータ４３３の回転／停止、並びに回転方向を制御する。さらに、過放電時に負荷への電源供給を遮断する。トリガースイッチ４３２は、例えば、モータ４３３とモータ制御部４３５の間に挿入され、ユーザがトリガースイッチ４３２を押し込むと、モータ４３３に電源が供給され、モータ４３３が回転する。ユーザがトリガースイッチ４３２を戻すと、モータ４３３の回転が停止する。

「無人航空機」
本発明を電動式航空機用の電源に適用した例について、図９を参照して説明する。本発明は、無人航空機（所謂ドローン）の電源に対して適用できる。図９は、無人航空機の平面図である。中心部としての円筒状又は角筒状の胴体部と、胴体部の上部に固定された支持軸４４２ａ～４４２ｆとから機体が構成される。一例として、胴体部が６角筒状とされ、胴体部の中心から６本の支持軸４４２ａ～４４２ｆが等角間隔で放射状に延びるようになされている。胴体部及び支持軸４４２ａ～４４２ｆは、軽量で強度の高い材料から構成されている。

支持軸４４２ａ～４４２ｆの先端部には、回転翼の駆動源としてのモータ４４３ａ～４４３ｆがそれぞれ取り付けられている。モータ４４３ａ～４４３ｆの回転軸に回転翼４４４ａ～４４４ｆが取り付けられている。各モータを制御するためのモータ制御回路を含む回路ユニット４４５は支持軸４４２ａ～４４２ｆが交わる中心部（胴体部の上部）に取り付けられている。

さらに、胴体部の下側の位置に動力源としてのバッテリ部が配置されている。バッテリ部は、１８０度の対向間隔を有するモータ及び回転翼の対に対して電力を供給するように３個の電池パックを有している。各電池パックは、例えばリチウムイオン二次電池と充放電を制御するバッテリ制御回路とを有する。電池パックとして電池パック３００を使用することができる。モータ４４３ａ及び回転翼４４４ａと、モータ４４３ｄ及び回転翼４４４ｄとが対を構成する。同様に、（モータ４４３ｂ，回転翼４４４ｂ）と（モータ４４３ｅ，回転翼４４４ｅ）とが対を構成し、（モータ４４３ｃ，回転翼４４４ｃ）と（モータ４４３ｆ，回転翼４４４ｆ）とが対を構成する。これらの対と電池パックとが等しい数とされている。

「車両用蓄電システム」
本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例について、図１０を参照して説明する。図１０に、本発明が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。

このハイブリッド車両６００には、エンジン６０１、発電機６０２、電力駆動力変換装置６０３、駆動輪６０４ａ、駆動輪６０４ｂ、車輪６０５ａ、車輪６０５ｂ、バッテリ６０８、車両制御装置６０９、各種センサ６１０、充電口６１１が搭載されている。バッテリ６０８に対して、上述した本発明の電池パック３００が適用される。

ハイブリッド車両６００は、電力駆動力変換装置６０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置６０３の一例は、モータである。バッテリ６０８の電力によって電力駆動力変換装置６０３が作動し、この電力駆動力変換装置６０３の回転力が駆動輪６０４ａ、６０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ－ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置６０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ６１０は、車両制御装置６０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ６１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。

エンジン６０１の回転力は発電機６０２に伝えられ、その回転力によって発電機６０２により生成された電力をバッテリ６０８に蓄積することが可能である。

図示しない制動機構によりハイブリッド車両６００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置６０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置６０３により生成された回生電力がバッテリ６０８に蓄積される。

バッテリ６０８は、ハイブリッド車両６００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口６１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。

図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本発明は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本発明は有効に適用可能である。

１・・・リチウムイオン電池，１２・・・絶縁板，２０・・・電極巻回体，２１・・・正極，２１Ａ・・・正極箔，２１Ｂ・・・正極活物質層，２１Ｃ・・・正極の活物質非被覆部，２２・・・負極，２２Ａ・・・負極箔，２２Ｂ・・・負極活物質層，２２Ｃ・・・負極の活物質非被覆部，２３・・・セパレータ，２４・・・正極集電板，２５・・・負極集電板，２６・・・貫通孔，４１，４２・・・端部，４３・・・溝，４５・・・側面部，４６・・・固定テープ，５１・・・トップ側のエッジ部，５２・・・ボトム側のエッジ部，５３，５４・・・絶縁テープ，１０１・・・絶縁層

Claims

セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極が積層され、巻回された構造を有する電極巻回体と、正極集電板及び負極集電板が、外装缶に収容された二次電池において、
前記正極は、帯状の正極箔と正極活物質を有し、
前記正極箔は正極活物質被覆部と正極活物質非被覆部を有し、
前記負極は、帯状の負極箔と負極活物質を有し、
前記負極箔は負極活物質被覆部と負極活物質非被覆部を有し、
前記正極活物質非被覆部は、前記電極巻回体の端面の一方において、前記正極集電板と接合され、
前記負極活物質非被覆部は、前記電極巻回体の端面の他方において、前記負極集電板と接合され、
前記電極巻回体の側面部の一部からトップ側のエッジ部を経由して前記正極集電板の一部を覆う第１絶縁テープと、前記電極巻回体の側面部の一部からボトム側のエッジ部を経由して前記負極集電板の一部を覆う第２絶縁テープが設けられている二次電池。
前記外装缶の開口部において、一又は複数の曲折部分の頂点を含むくびれ部を有し、
前記第１絶縁テープのうち、前記電極巻回体の側面部上での長さをａ１（ｍｍ）とし、
前記くびれ部の頂点のうち、前記電極巻回体に最も近接した頂点から、前記第１絶縁テープの前記中心軸側の端部までの水平方向の長さをｂ１（ｍｍ）とするとき、
０．５≦ｂ１かつ０．５≦ａ１
を満たす請求項１に記載の二次電池。
前記第２絶縁テープのうち、前記電極巻回体の側面部上での長さをａ２（ｍｍ）とし、
前記第２絶縁テープのうち、前記電極巻回体の端部上での長さをｂ２（ｍｍ）とするとき、
０．５≦ｂ２かつ０．５≦ａ２
を満たす請求項１又は２に記載の二次電池。
前記第１絶縁テープの長さｂ３が前記電極巻回体の半径の１／２以下であり、及び／又は、
前記第２絶縁テープの長さｂ２が前記電極巻回体の半径の１／２以下である請求項１から３の何れかに記載の二次電池。
前記正極集電板と前記負極集電板の少なくとも一方は折り畳まれた帯状部を有し、
前記第１絶縁テープの端部は、前記正極集電板の折り畳まれた帯状部に接触せず、及び／又は、
前記第２絶縁テープの端部は、前記負極集電板の帯状部に接触していないことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の二次電池。
前記電極巻回体の側面部に貼り付けられた固定テープを有し、
前記第１絶縁テープ又は前記第２絶縁テープの少なくとも一方は、前記固定テープと重ならないように配置される請求項１から５の何れかに記載の二次電池。
前記第１絶縁テープ又は前記第２絶縁テープの少なくとも一方の厚さは、前記固定テープの厚さ以下である請求項６に記載の二次電池。
前記第１絶縁テープ又は前記第２絶縁テープの少なくとも一方は、基材層の少なくとも一面に粘着層を有し、前記基材層の材質がポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドのうち何れかで構成される粘着テープである請求項１から７の何れかに記載の二次電池。
前記外装缶内にトップ側絶縁板が設けられており、
前記第１絶縁テープは、前記正極集電板と前記トップ側絶縁板の間に介在している請求項１から８の何れかに記載の二次電池。
前記外装缶内にボトム側絶縁板が設けられており、
前記第２絶縁テープは、前記負極集電板と前記ボトム側絶縁板の間に介在している請求項１から９の何れかに記載の二次電池。
前記正極活物質非被覆部の幅は、前記負極活物質非被覆部の幅よりも大きく、
前記正極及び負極の活物質非被覆部の端部はそれぞれ前記セパレータの端部よりも外側に突出しており、且つ、前記正極活物質非被覆部が前記セパレータの幅方向の一端から突出した部分の長さは、前記負極活物質非被覆部が前記セパレータの幅方向の他端から突出した部分の長さよりも大きい請求項１から１０の何れかに記載の二次電池。
前記正極活物質非被覆部のうち、前記セパレータを挟んで前記負極に対向する部分に絶縁層を有する請求項１から１１の何れかに記載の二次電池。