JP2506572Y2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery

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JP2506572Y2
JP2506572Y2 JP1989060816U JP6081689U JP2506572Y2 JP 2506572 Y2 JP2506572 Y2 JP 2506572Y2 JP 1989060816 U JP1989060816 U JP 1989060816U JP 6081689 U JP6081689 U JP 6081689U JP 2506572 Y2 JP2506572 Y2 JP 2506572Y2
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lithium
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、リチウムイオン二次電池に関し、特に、リ
チウムイオン二次電池の巻回電極体の構造に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and more particularly to the structure of a wound electrode body of the lithium ion secondary battery.

〔考案の概要〕[Outline of device]

本考案は、リチウムイオンをドープしかつ脱ドープし
える炭素質材料を活物質として用いた帯状の負極と、Li
xMO2(Mは1種または1種よりも多い遷移金属を表わ
し、0.05≦x≦1.10である)を活物質として用いた帯状
の正極と、帯状のセパレータとが渦巻状に巻回されて、
上記負極と上記正極との間に上記セパレータが介在する
ように構成された巻回電極体を具備するリチウムイオン
二次電池において、 上記正極の最外周の巻回部分の更に外周に上記負極の
最外周の巻回部分を更にその自由端部にはみ出し部分を
有するように配置し、上記正極の最内周の巻回部分の更
に内周に上記負極の最内周の巻回部分を更にその自由端
部にはみ出し部分を有するように配置し、上記負極の幅
方向の両端部に上記正極の幅方向の両端部からはみ出し
た第3及び第4のはみ出し部分をそれぞれ設けることに
よって、充電時には、正極活物質を構成しているLixMO2
からリチウムイオンがきわめて良好に離脱するために、
負極活物質を構成している炭素質材料にリチウムイオン
がきわめて良好にドープされると共に、放電時には、炭
素質材料にドープされたリチウムイオンがこの炭素質材
料からきわめて良好に脱ドープされるために、LixMO2
リチウムイオンがきわめて良好に結合するから、金属リ
チウムやリチウム合金を負極に用いたリチウム二次電池
に比べて、充放電サイクルをきわめて優れたものにする
ことができ、しかも、リチウムイオン二次電池の巻回電
極体における負極の表面(特に、上下端面および両自由
端面)付近においてリチウムイオンのドープ量が飽和し
にくくなるから、リチウムイオンがこれらの端面に金属
リチウムとして折出するのを制御でき、このために、こ
れらの端面に折出した金属リチウムがセパレータを突き
破って正極と接触することにより引き起こされる内部短
絡をきわめて効果的に防止できると共に、放電容量を極
力大きくすることができ、この結果、充放電サイクル特
性が常にきわめて優れかつ使用性能が常にきわめて安定
した高容量のリチウムイオン二次電池を提供できるよう
にしたものである。
The present invention relates to a strip-shaped negative electrode using a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium ions as an active material, and
A band-shaped positive electrode using x MO 2 (M represents one kind or more than one kind of transition metals, and 0.05 ≦ x ≦ 1.10) as an active material, and a band-shaped separator are spirally wound. ,
A lithium ion secondary battery comprising a wound electrode body configured such that the separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode, wherein the outermost wound portion of the positive electrode further has an outermost wound portion of the negative electrode on the outer circumference. The outer peripheral winding portion is arranged so as to have a protruding portion at its free end portion, and the innermost peripheral winding portion of the negative electrode is further free to the inner periphery of the innermost winding portion of the positive electrode. The positive and negative electrodes are arranged so as to have protruding portions at their ends, and the third and fourth protruding portions protruding from both end portions in the width direction of the positive electrode are provided at both end portions in the width direction of the negative electrode. Li x MO 2 constituting the active material
In order for lithium ions to dissociate very well from
Since the carbonaceous material forming the negative electrode active material is extremely well doped with lithium ions, the lithium ions doped in the carbonaceous material are very well dedoped from the carbonaceous material during discharge. , Li x MO 2 binds lithium ions very well, so compared to a lithium secondary battery using metallic lithium or a lithium alloy for the negative electrode, the charging and discharging cycle can be made extremely excellent, and moreover, Since the doping amount of lithium ions is less likely to be saturated near the surface of the negative electrode (particularly, the upper and lower end faces and both free end faces) of the wound electrode body of the lithium ion secondary battery, the lithium ions are projected as metallic lithium on these end faces. The lithium metal protruding from these end faces penetrates the separator and contacts the positive electrode. It is possible to extremely effectively prevent the internal short circuit caused by the discharge, and to maximize the discharge capacity. As a result, the charge and discharge cycle characteristics are always excellent, and the high-performance lithium ion with extremely stable usage performance is always available. The secondary battery can be provided.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、ビデオカメラやヘッドフォンステレオなどの電
子機器の高性能化、小形化には目覚ましいものがあり、
同時に、これらの電子機器の電源となる二次電池の重負
荷特性の改善や高容量化への要求が強まってきている。
二次電池としては、鉛二次電池やニッケルカドミウム二
次電池が従来から用いられている。さらに、最近は、コ
ークスや有機物焼成体などの炭素質材料のようなリチウ
ムイオンをドープしかつ脱ドープできる材料を負極に用
いた非水電解質二次電池(リチウムイオン二次電池)
が、金属リチウムやリチウム合金を負極に用いたリチウ
ム二次電池に比べて充放電サイクル特性に優れているた
めに、注目されている。
In recent years, there have been remarkable improvements in the performance and miniaturization of electronic devices such as video cameras and headphone stereos.
At the same time, there is an increasing demand for improving the heavy load characteristics and increasing the capacity of secondary batteries that are the power source of these electronic devices.
As a secondary battery, a lead secondary battery or a nickel-cadmium secondary battery has been conventionally used. Further, recently, a non-aqueous electrolyte secondary battery (lithium ion secondary battery) using a material capable of doping and dedoping lithium ions, such as carbonaceous materials such as coke and organic fired bodies, as a negative electrode.
However, it is attracting attention because it has excellent charge-discharge cycle characteristics as compared with a lithium secondary battery using metallic lithium or a lithium alloy for the negative electrode.

上記リチウムイオン二次電池は、例えばリチウム・コ
バルト複合酸化物(LiCoO2)からなる帯状正極と、例え
ばコークスや有機物焼成体のような炭素質材料からなる
帯状負極とを、1対の帯状セパレータを介在させてその
長さ方向に沿って渦巻状に巻回することにより構成され
る巻回電極体を備えており、また、電解質として非水電
解質を用いている。そして、この二次電池は、電池が作
成されて最初に使用されるときには、まず充電されてか
ら使用される。
The lithium-ion secondary battery comprises a pair of strip-shaped separators each including a strip-shaped positive electrode made of, for example, a lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) and a strip-shaped negative electrode made of a carbonaceous material such as coke or a calcined organic material. It has a wound electrode body which is interposed and wound in a spiral shape along its length, and uses a non-aqueous electrolyte as an electrolyte. Then, the secondary battery is first charged and then used when the battery is first manufactured and then used.

〔考案が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the device]

ところが、上述のようなリチウムイオン二次電池に
は、充放電を繰返している間に、電池が内部短絡してし
まうため、電池の使用性能が安定しないという問題点が
あった。これは、主に、電池の充電時に、本来、負極内
にドーピングされるべきリチウムイオンが、負極の表面
に金属リチウムとして折出し、特に、負極の幅方向及び
長さ方向の端面(上端面、下端面、内周側自由端面及び
外周側自由端面)において、この金属リチウムがデンド
ライト状に成長してセパレータを突き破って正極と接触
し、この結果、内部短絡を引き起こすからである。この
ように金属リチウムがデンドライト状に成長するのは、
電池の充電の間に、リチウムイオンが負極の幅方向及び
長さ方向の端面に集まりやすく、これらの端面におい
て、リチウムイオンのドープ量が飽和することにより、
リチウムイオンが金属リチウムとして折出するためであ
ると考えられる。
However, the lithium-ion secondary battery as described above has a problem in that the battery is internally short-circuited during repeated charging and discharging, resulting in unstable use performance of the battery. This is mainly because, during charging of the battery, the lithium ions originally to be doped in the negative electrode are projected as metallic lithium on the surface of the negative electrode, and in particular, the end faces in the width direction and the length direction of the negative electrode (upper end surface, This is because at the lower end surface, the inner peripheral side free end surface and the outer peripheral side free end surface, this metallic lithium grows in a dendrite shape, breaks through the separator and contacts the positive electrode, resulting in an internal short circuit. In this way, metallic lithium grows like a dendrite.
During charging of the battery, lithium ions are easily collected on the end faces in the width direction and the length direction of the negative electrode, and the doping amount of lithium ions is saturated at these end faces,
It is considered that this is because lithium ions are projected as metallic lithium.

また、上述のリチウムイオン二次電池は、金属リチウ
ムやリチウム合金を負極に用いたリチウム二次電池と比
べて、放電容量が小さいという欠点があった。これは、
上述のように負極の表面に折出する金属リチウムは反応
性が悪くて、電池の充放電反応を妨げる作用をしてしま
うから、電池の充放電容量が小さくなってしまうためで
ある。
Further, the above-mentioned lithium ion secondary battery has a drawback that the discharge capacity is smaller than that of a lithium secondary battery using metallic lithium or a lithium alloy for the negative electrode. this is,
This is because, as described above, metallic lithium protruding on the surface of the negative electrode has poor reactivity and acts to hinder the charging / discharging reaction of the battery, so that the charging / discharging capacity of the battery becomes small.

本考案は、負極の表面に金属リチウムが折出するのを
抑制して、電池の内部短絡を防止すると共に、放電容量
を大きくするようにしたリチウムイオン二次電池を提供
することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a lithium-ion secondary battery in which metallic lithium is prevented from protruding on the surface of a negative electrode to prevent an internal short circuit of the battery and to increase the discharge capacity. .

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するための本考案は、リチウムイオン
をドープしかつ脱ドープしえる炭素質材料を活物質とし
て用いた帯状の負極と、LixMO2(Mは1種または1種よ
りも多い遷移金属を表わし、0.05≦x≦1.10である)を
活物質として用いた帯状の正極と、帯状のセパレータと
がその長さ方向に沿って渦巻状に巻回されて、上記負極
と上記正極との間に上記セパレータが介在するように構
成された巻回電極体を具備するリチウムイオン二次電池
において、上記正極の最外周の巻回部分の更に外周に上
記負極の最外周の巻回部分を配置すると共に上記負極の
最外周の巻回部分の自由端部に上記正極の最外周の巻回
部分の自由端部からはみ出した第1のはみ出し部分を設
け、上記正極の最内周の巻回部分の更に内周に上記負極
の最内周の巻回部分を配置すると共に上記負極の最内周
の巻回部分の自由端部に上記正極の最内周の巻回部分の
自由端部からはみ出した第2のはみ出し部分を設け、上
記負極の幅方向の両端部に上記正極の幅方向の両端部か
らはみ出した第3及び第4のはみ出し部分をそれぞれ設
けたことを特徴とするものである。
The present invention to achieve the above object is to provide a strip-shaped negative electrode using a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium ions as an active material, and Li x MO 2 (M is one kind or more than one kind). A band-shaped positive electrode using a transition metal, which is 0.05 ≦ x ≦ 1.10) as an active material, and a band-shaped separator are spirally wound along the length direction to form the negative electrode and the positive electrode. In a lithium ion secondary battery comprising a wound electrode body configured such that the separator is interposed between, the outermost wound portion of the negative electrode is further wound around the outermost wound portion of the positive electrode. A first protruding portion protruding from the free end of the outermost winding portion of the positive electrode is provided at the free end of the outermost winding portion of the negative electrode, and the innermost winding of the positive electrode is wound. The innermost wound portion of the negative electrode is further wound on the inner circumference. And a second protruding portion protruding from the free end of the innermost winding portion of the positive electrode is provided at the free end of the innermost winding portion of the negative electrode, and both ends of the negative electrode in the width direction are provided. The third and fourth protruding portions protruding from both ends in the width direction of the positive electrode are provided in the portion.

上記負極は多孔質であるのが好ましく、その活物質と
しては、リチウムイオンをドープしかつ脱ドープしえる
コークス、有機物焼成体などの炭素質材料が用いられ
る。上記正極は多孔質であるのが好ましく、その活物質
としては、LixMO2(Mは1種または1種よりも多い遷移
金属を表わし、0.05≦x≦1.10である)により表わすこ
とができるものであれば、特に制限されないが、例えば
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)を用いること
ができる。
The negative electrode is preferably porous, and as the active material thereof, a carbonaceous material such as coke which can be doped with lithium ions and dedoped, a fired body of an organic substance, or the like is used. The positive electrode is preferably porous, and the active material thereof can be represented by Li x MO 2 (M represents one kind or more than one kind of transition metal, and 0.05 ≦ x ≦ 1.10). The material is not particularly limited as long as it is a lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ).

本考案のリウチムイオン二次電池に用いられる非水電
解質としては、例えば、リチウム塩を電解質としてこれ
を有機溶剤(非水溶媒)に溶解した非水電解質を用いる
ことができる。ここで、上記有機溶剤としては、例え
ば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−
ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソ
ラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエー
テル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリ
ル、プロピオニトリルなどの単独もしくは2種以上の混
合溶剤を用いることができる。上記電解質としても、従
来より公知のものをいずれも用いることが可能であっ
て、具体的には、LiCIO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB
(C6H5)4、LiCI、LiBr、CH3SO3Li、CF3SC3Liなどを用い
ることができる。
As the non-aqueous electrolyte used in the lithium ion secondary battery of the present invention, for example, a non-aqueous electrolyte prepared by dissolving a lithium salt as an electrolyte in an organic solvent (non-aqueous solvent) can be used. Here, as the organic solvent, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate,
1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-
Butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile and the like may be used alone or in combination of two or more. As the electrolyte, any of the conventionally known ones can be used, and specifically, LiCIO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB.
(C 6 H 5) 4, LiCI, LiBr, CH 3 SO 3 Li, or the like can be used CF 3 SC 3 Li.

〔作用〕[Action]

本考案のリウチムイオン二次電池は、正極の最外周及
び最内周の巻回部分の更に外周及び内周に負極の最外周
及び最内周の巻回部分をそれぞれ配置したから、負極の
巻回数は正極の巻回数よりも1回多くなり、また、負極
の最外周及び最内周の巻回部分と幅方向の両端部とに
は、正極からはみ出したはみ出し部分がそれぞれ設けら
れている。従って、負極にドープされるリウチムイオン
の量(負極のリウチムイオン容量)が多くなり、特に、
リチウムイオンが折出しやすい負極の幅方向及び長さ方
向の端面における負極のリチウムイオン容量を多くする
ことができる。
Since the lithium ion secondary battery of the present invention has the outermost and innermost windings of the positive electrode, the outermost and innermost windings of the negative electrode are respectively disposed on the outermost and innermost windings of the positive electrode. Is one more than the number of windings of the positive electrode, and the outermost and innermost windings of the negative electrode and both ends in the width direction are provided with protruding portions protruding from the positive electrode. Therefore, the amount of the lithium ion doped in the negative electrode (the negative electrode lithium ion capacity) increases, and in particular,
It is possible to increase the lithium ion capacity of the negative electrode on the end faces in the width direction and the length direction of the negative electrode where lithium ions are easily broken out.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案の一実施例について第1図〜第5図を参
照しながら説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第4図は、本実施例のリチウムイオン二次電池の概略
的な縦断面を示すものであるが、この電池を以下に述べ
るようにして作成した。
FIG. 4 shows a schematic vertical cross section of the lithium ion secondary battery of this example, which was prepared as described below.

まず、正極1は次のようにして作成した。炭酸リチウ
ム0.5モルと炭酸コバルト1モルとを混合し、900℃の空
気中で5時間焼成して、LiCoO2を得た。これを正極活物
質として用い、このLiCoO291重量部に、導電材としての
グラファイト6重量部と、結着剤としてのポリフッ化ビ
ニリデン3重量部とを混合して、正極合剤とした。この
正極合剤を溶剤N−メチルピロリドンに分散させて、ス
ラリー(ペースト状)にした。次に、この正極合剤スラ
リーを、正極集電体としての厚さが例えば20μmの帯状
アルミニウム箔の両面に均一に塗布して、乾燥した。乾
燥後に、ローラープレス機により圧縮成型して、幅W1
34mm、長さL1が239mmの帯状正極1を作成した。この帯
状正極1において、正極活物質は、正極集電体の両面に
互いにほぼ同じ膜厚で形成されており、これらの膜厚の
和は約175μmであった。
First, the positive electrode 1 was prepared as follows. 0.5 mol of lithium carbonate and 1 mol of cobalt carbonate were mixed and fired in air at 900 ° C. for 5 hours to obtain LiCoO 2 . Using this as a positive electrode active material, 91 parts by weight of LiCoO 2 was mixed with 6 parts by weight of graphite as a conductive material and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder to obtain a positive electrode mixture. This positive electrode mixture was dispersed in a solvent N-methylpyrrolidone to form a slurry (paste form). Next, this positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of, for example, 20 μm as a positive electrode current collector and dried. After drying, it is compression molded by a roller press machine and the width W 1
A strip positive electrode 1 having a length of 34 mm and a length L 1 of 239 mm was prepared. In this strip-shaped positive electrode 1, the positive electrode active material was formed on both surfaces of the positive electrode current collector to have substantially the same film thickness, and the sum of these film thicknesses was about 175 μm.

次に、負極2は次のようにして作成した。粉砕したピ
ッチコークスを負極活物質として用い、このピッチコー
クス90重量部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン10
重量部とを混合して、負極合剤とした。この負極合剤を
溶剤N−メチルピロリドンに分散させて、スラリー(ペ
ースト状)にした。次に、この負極合剤スラリーを、負
極集電体としての厚さが例えば10μmの帯状銅箔の両面
に均一に塗布して、乾燥した。乾燥後に、ローラープレ
ス機により圧縮成型して、幅W2が35mm、長さL2が290mm
の帯状負極2を作成した。この帯状負極2において、負
極活物質は、負極集電体の両面に互いにほぼ同じ膜厚で
形成されており、これらの膜厚の和は約175μmであっ
た。
Next, the negative electrode 2 was prepared as follows. Using crushed pitch coke as the negative electrode active material, 90 parts by weight of this pitch coke and polyvinylidene fluoride 10 as a binder were used.
By mixing with parts by weight, a negative electrode mixture was obtained. This negative electrode mixture was dispersed in a solvent N-methylpyrrolidone to form a slurry (paste form). Next, this negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a strip-shaped copper foil having a thickness of, for example, 10 μm as a negative electrode current collector, and dried. After drying, compression molding with a roller press machine, width W 2 is 35 mm, length L 2 is 290 mm
The strip | belt-shaped negative electrode 2 of was produced. In this strip-shaped negative electrode 2, the negative electrode active material was formed on both surfaces of the negative electrode current collector to have substantially the same film thickness, and the sum of these film thicknesses was about 175 μm.

第1図は、第4図に示すリチウムイオン二次電池に用
いられる巻回電極体12の横断面を拡大して示すものであ
り、この場合、後述するセパレータ3a、3bは断面されて
いない。また、第2図及び第3図は、第1図に示す巻回
電極体12を作成するための積層電極体15を示すものであ
る。上記帯状正極1及び上記帯状負極2を用い、さら
に、25μmの微孔性ポリプロピレンフイルムから成る一
対の帯状セパレータ3a、3bを用い、これらを互いに積層
させることによって、上記積層電極体15を得た。次に、
上記積層電極体15をその長さ方向に沿って渦巻状に巻回
することによって、第1図に示す巻回電極体12を作成し
た。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of the spirally wound electrode body 12 used in the lithium-ion secondary battery shown in FIG. 4. In this case, the separators 3a and 3b described later are not cross-sectioned. 2 and 3 show a laminated electrode body 15 for producing the spirally wound electrode body 12 shown in FIG. By using the strip-shaped positive electrode 1 and the strip-shaped negative electrode 2, and further using a pair of strip-shaped separators 3a and 3b made of a microporous polypropylene film having a thickness of 25 μm, these were laminated together to obtain the laminated electrode body 15. next,
A spirally wound electrode body 12 shown in FIG. 1 was produced by spirally winding the laminated electrode body 15 along its length.

即ち、上記積層電極体15は、第2図に示すように、上
述した帯状正極1、帯状負極2及び帯状セパレータ3a、
3bをセパレータ3a、負極2、セパレータ3b、正極1の順
序で積層して得られた。この場合、第3図に示すよう
に、負極2として、その幅方向において正極1よりも2
ΔWだけ大きくかつその長さ方向において正極1よりも
(l+a+b)だけ長いものを用いた。
That is, as shown in FIG. 2, the laminated electrode body 15 includes the strip positive electrode 1, the strip negative electrode 2, and the strip separator 3a described above.
3b was obtained by laminating the separator 3a, the negative electrode 2, the separator 3b, and the positive electrode 1 in this order. In this case, as shown in FIG.
A material having a size larger by ΔW and longer than the positive electrode 1 by (l + a + b) in the length direction was used.

ここで、ΔWは、巻回電極体12において、負極2の幅
方向の両端部が正極の幅方向の両端部からはみ出すはみ
出し部分31、32をそれぞれの幅を意味し、この場合には
0.5mmである。従って、ΔWは、負極2の幅W2と正極1
の幅W1との差の半分の値(=(W2−W1)/2)として表わ
すことができる。
Here, ΔW means the width of each of the protruding portions 31 and 32 in the spirally wound electrode body 12 in which both ends in the width direction of the negative electrode 2 protrude from both ends in the width direction of the positive electrode.
It is 0.5 mm. Therefore, ΔW is the width W 2 of the negative electrode 2 and the positive electrode 1
Can be expressed as a value (= (W 2 −W 1 ) / 2) which is half the difference from the width W 1 of

また、lは、巻回電極体12において、正極1の最内周
の巻回部分17の更に内周に負極2の最内周の巻回部分18
を配置すると共に正極1の最外周の巻回部分19の更に外
周に負極2の最外周の巻回部分20を配置するために、負
極2に補足的に必要な長さである。なお、上記lのみで
あれば、はみ出し部分23及び24を生ずることがなく、正
極1及び負極2の内周側自由端面29及び21が径方向に互
いに一致しかつ外周側自由端面28及び22が径方向に互い
に一致する。従って、上記はみ出し部分23のために必要
な長さa及び上記はみ出し部分24のために必要な長さb
だけ、負極2が正極1よりも更に長くなっている。
In addition, 1 is the innermost wound portion 17 of the negative electrode 2 in the innermost wound portion 17 of the positive electrode 1 in the wound electrode body 12.
And the outermost winding portion 20 of the negative electrode 2 is arranged further outside the outermost winding portion 19 of the positive electrode 1, and the length is additionally required for the negative electrode 2. If only the above l is provided, the protruding portions 23 and 24 are not generated, the inner peripheral side free end surfaces 29 and 21 of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are radially aligned with each other, and the outer peripheral side free end surfaces 28 and 22 are formed. Radially coincide with each other. Therefore, the length a required for the protruding portion 23 and the length b required for the protruding portion 24.
Only, the negative electrode 2 is longer than the positive electrode 1.

従って、積層電極体15において、第3図に示すよう
に、負極2は、正極1に対して、その幅方向の両端部に
おいてΔWずつはみ出しており、また、その内周側自由
端部においてaだけはみ出しており、さらにまた、外周
側自由端部において(b+l)だけはみ出している。こ
の場合は、積層電極体15の内周面側自由端部を負極2を
内側にして正極1側から負極2側に向かって巻回し始め
て渦巻状に巻回する場合であるが、逆に正極1を内側に
して負極2側から正極1側に向って巻回し始める場合に
は、その内周側自由端部において(a+l1)だけはみ出
しており、また、外周側自由端部において(b+l2)だ
けはみ出していればよい。但し、この場合、l≒l1+l2
であり、l1は、負極2の最内周の巻回部分18(但し、は
み出し部分23を除いた360°に亘る一巻分)の長さにほ
ぼ等しい。
Therefore, in the laminated electrode body 15, as shown in FIG. 3, the negative electrode 2 protrudes from the positive electrode 1 by ΔW at both end portions in the width direction, and at the inner peripheral free end portion by aW. Only protrudes from the outer peripheral side free end portion. In this case, the free end of the laminated electrode body 15 on the inner peripheral surface side is wound from the positive electrode 1 side toward the negative electrode 2 side with the negative electrode 2 inside, and spirally wound. When starting winding from the negative electrode 2 side toward the positive electrode 1 side with 1 as the inside, only (a + l 1 ) protrudes at the inner peripheral side free end portion and (b + l 2 ) at the outer peripheral side free end portion. ) Only needs to stick out. However, in this case, l≈l 1 + l 2
And l 1 is substantially equal to the length of the innermost wound portion 18 of the negative electrode 2 (however, one roll over 360 ° excluding the protruding portion 23).

上述のような積層電極体15を、負極2を内側にして正
極1側から負極2側に向かって中空の巻芯11に巻回し始
めて、渦巻状に多数回巻回することによって、第1図に
示す巻回電極体12を作成した。なお、上記帯状セパレー
タ3a、3bの幅及び長さは、上記帯状負極2よりも、それ
ぞれさらに大きくした。また、上記ΔWが0.1mm未満で
あると、上記積層電極体15を巻回する際に、ΔWが零近
くになって巻回されてしまう恐れがあるから、積層電極
体15におけるΔWは0.1mm以上であるのが好ましい。
The laminated electrode body 15 as described above is wound around the hollow core 11 from the side of the positive electrode 1 toward the side of the negative electrode 2 with the negative electrode 2 inside, and is spirally wound many times, so that FIG. A wound electrode body 12 shown in was prepared. The widths and lengths of the strip separators 3a and 3b were made larger than those of the strip negative electrode 2. Further, if the above ΔW is less than 0.1 mm, when the above laminated electrode body 15 is wound, there is a risk that ΔW will be close to zero and it will be wound, so ΔW in the laminated electrode body 15 is 0.1 mm. The above is preferable.

以上のようにして作成された巻回電極体12は、その巻
回部分のいずれにおいても、第1図に示すように、正極
1の内周及び外周にセパレータ3a又は3bを介して負極2
が存在する構造である。そして、負極2は、内周側自由
端部において、はみ出し部分23を、また、外周側自由端
部において、はみ出し部分24をそれぞれ有している。
The wound electrode body 12 produced as described above has a negative electrode 2 at any of its wound portions, as shown in FIG. 1, on the inner and outer circumferences of the positive electrode 1 via the separator 3a or 3b.
Is a structure that exists. Further, the negative electrode 2 has a protruding portion 23 at the inner peripheral side free end portion, and has a protruding portion 24 at the outer peripheral side free end portion.

なお、上記a及びbは共に5mmであった。また、巻回
電極体12の負極2の上下端部には、正極の上下端部から
幅ΔW(この場合は0.5mm)だけはみ出したはみ出し部
分31、32がそれぞれ形成されていた。
Both a and b were 5 mm. Further, the upper and lower ends of the negative electrode 2 of the spirally wound electrode body 12 were respectively formed with protruding portions 31 and 32 protruding from the upper and lower ends of the positive electrode by a width ΔW (0.5 mm in this case).

上述のようにして作成した巻回電極体12を、第4図に
示すように、内径が例えば13.3mmのニッケルめっきを施
した電池外装缶5に収納した。また、正極1及び負極2
の集電を行うために、正極リード9を予め正極1に取付
け、これを正極1から導出して、安全弁8に溶接し、ま
た、負極リード10を同様に予め負極2に取付け、これを
負極2から導出して、電池外装缶5の底面に溶接した。
この電池外装缶5内に六フッ化リン酸リチウム(LiP
F6)を1モル/l溶解した炭酸プロピレンと1、2−ジメ
トキシエタンとを混合して得た非水電解質を注入して、
巻回電極体12に含浸させた。この前後に、巻回電極体12
の上端面及び下端面に対向するように、電池外装缶5内
に円板状の絶縁板13、14をそれぞれ配設した。また、安
全弁8と閉塞用の蓋体7とを重ねてそれらの外周で密着
させたものを、封口ガスケット6を介して電池外装缶5
でかしめて、電池外装缶5を封口した。なお、上記安全
弁8には、電池内にガスなどが発生して電池内圧が所定
値以上に上昇した場合に開裂する薄肉の溝(図示省略)
が設けられ、また、上記蓋体7には、上記ガスを逃がす
ためのガス抜き穴(図示省略)が設けられている。
The spirally wound electrode body 12 produced as described above was housed in a nickel-plated battery outer can 5 having an inner diameter of, for example, 13.3 mm, as shown in FIG. In addition, the positive electrode 1 and the negative electrode 2
In order to collect the current, the positive electrode lead 9 is attached to the positive electrode 1 in advance, this is led out from the positive electrode 1 and welded to the safety valve 8, and the negative electrode lead 10 is similarly attached to the negative electrode 2 in advance, which is then attached to the negative electrode. It was led out from No. 2 and welded to the bottom surface of the battery outer can 5.
Lithium hexafluorophosphate (LiP
A non-aqueous electrolyte obtained by mixing propylene carbonate in which 1 mol / l of F 6 ) was dissolved with 1,2-dimethoxyethane was injected,
The wound electrode body 12 was impregnated. Before and after this, the wound electrode body 12
Disc-shaped insulating plates 13 and 14 were respectively disposed in the battery outer can 5 so as to face the upper end surface and the lower end surface thereof. Further, the safety valve 8 and the closing lid 7 are overlapped with each other and closely adhered to each other on the outer periphery thereof, and the battery outer can 5 is inserted through the sealing gasket 6.
After caulking, the battery outer can 5 was sealed. The safety valve 8 has a thin groove (not shown) that is cleaved when gas or the like is generated in the battery and the internal pressure of the battery rises above a predetermined value.
Further, the lid 7 is provided with a gas vent hole (not shown) for letting out the gas.

以上のようにして、直径が例えば13.8mm、高さが例え
ば42mmの円筒型リチウムイオン二次電池を作成した。こ
の実施例の電池を、後掲の第1表に示すように、便宜
上、電池Aとする。
As described above, a cylindrical lithium ion secondary battery having a diameter of, for example, 13.8 mm and a height of, for example, 42 mm was prepared. The battery of this example is referred to as Battery A for convenience, as shown in Table 1 below.

なお、本考案の効果を確認するために、帯状正極1の
長さL1を2通りに変えることによって、第1図に示す巻
回電極体12の最内周及び最外周における負極2のはみ出
し部分23、24の長さa、bの組合せを、後掲の第1表に
示すように4通りに変えた巻回電極体12を作成し、これ
らを用いて本考案の実施例によるリチウムイオン二次電
池B、C、D、Eを、上述の場合と同様にして作成し
た。また、上記a、bが共に零であるリチウムイオン二
次電池Fを、比較例として、上述の場合と同様にして作
成した。これらの電池B〜Fの巻回電極体12は、a、b
の値がそれぞれ異なることを除いて、第1図及び第4図
に示す巻回電極体12と実質的に同じ構造であった。ま
た、第1表には、帯状正極1及び帯状負極2の長さ
(L1、L2)、幅(W1、W2)及びΔWも示してある。
In order to confirm the effect of the present invention, by changing the length L 1 of the strip-shaped positive electrode 1 in two ways, the protrusion of the negative electrode 2 at the innermost circumference and the outermost circumference of the spirally wound electrode body 12 shown in FIG. As shown in Table 1 below, four combinations of the lengths a and b of the portions 23 and 24 were changed to prepare a wound electrode body 12, and these were used to produce a lithium ion according to an embodiment of the present invention. Secondary batteries B, C, D and E were prepared in the same manner as the above case. Further, a lithium ion secondary battery F in which both a and b are zero was prepared as a comparative example in the same manner as the above case. The wound electrode bodies 12 of these batteries BF are a, b.
The structure was substantially the same as that of the spirally wound electrode body 12 shown in FIGS. 1 and 4, except that the respective values of 1 were different. Further, Table 1 also shows the length (L 1 , L 2 ), width (W 1 , W 2 ) and ΔW of the strip positive electrode 1 and the strip negative electrode 2.

上記リチウムイオン二次電池A〜Fを、各々20個づつ
作成し、これらの二次電池について、190mAの電流で上
限電圧を4.1Vとして3時間充電し、続いて16Ωの負荷で
放電終止電圧2.9Vまで放電させる充放電サイクルを30サ
イクル行い、再び前述の条件で充電した後に常温で10日
間放置した。その結果3.9V以下に回路電圧が低下してい
る二次電池を内部短絡品として、その発生率を調査し
た。この結果を次の第1表に示す。
20 of each of the lithium ion secondary batteries A to F were prepared, and these secondary batteries were charged at a current of 190 mA with an upper limit voltage of 4.1 V for 3 hours, and subsequently, a discharge end voltage of 2.9 was applied at a load of 16 Ω. The charging / discharging cycle of discharging to V was performed for 30 cycles, the battery was charged again under the above conditions, and then left at room temperature for 10 days. As a result, the secondary battery whose circuit voltage has dropped to 3.9 V or less was used as an internal short-circuit product, and the occurrence rate was investigated. The results are shown in Table 1 below.

上記第1表からわかるように、上記a、bが共に零で
ある(負極2のはみ出し部分23、24がない)電池Fで
は、内部短絡品が高い割合で発生した。この電池Fのう
ちの内部短絡している電池を解体して調査したところ、
負極2の内周側及び外周側自由端面21、22において、金
属リチウムがデンドライト状に折出していた。そして、
そのうちの一部のデンドライト状の金属リチウムはセパ
レータ3a、3bを突き破って正極1まで達しているのが観
察された。また、電池Fのうちの内部短絡していない電
池を解体して調査したところ、上述の場合と同様に、上
記内周側及び外周側自由端面21、22において、金属リチ
ウムがデンドライト状に折出していた。しかし、このデ
ンドライト状の金属リチウムはセパレータ3a、3bを突き
破って正極1まで達してはいなかった。
As can be seen from Table 1 above, in the battery F in which both a and b are zero (the protruding portions 23 and 24 of the negative electrode 2 are not present), a high rate of internal short-circuit products occurred. When disassembling and investigating the battery with the internal short circuit of the battery F,
On the inner peripheral side and outer peripheral side free end surfaces 21 and 22 of the negative electrode 2, metallic lithium was projected in a dendrite shape. And
It was observed that some of the dendrite-like metallic lithium penetrated through the separators 3a and 3b and reached the positive electrode 1. In addition, when disassembling and investigating the battery of the battery F which is not internally short-circuited, metal lithium was dendrite-shaped in the inner and outer free end faces 21 and 22 in the same manner as the above case. Was there. However, the dendrite-shaped metallic lithium did not penetrate the separators 3a and 3b to reach the positive electrode 1.

これに対し、上記a、bのうちの一方を5mmとしかつ
他方を0.5mmとした電池D、Eでは、内部短絡品が若干
発生したものの、電池Fと比べれば内部短絡品はかなり
低い割合でしか発生しなかった。これらの内部短絡品
を、上述の場合と同様に解体して調査したところ、上記
内周側及び外周側自由端面21、22において、デンドライ
ト状の金属リチウムが折出して、その一部が正極2まで
達しているのが観察された。
On the other hand, in the batteries D and E in which one of the a and b was 5 mm and the other was 0.5 mm, some internal short-circuit products occurred, but the internal short-circuit products were at a much lower rate than the battery F. It only happened. When these internal short-circuited products were disassembled and examined in the same manner as in the case described above, dendrite-shaped metallic lithium was projected at the inner and outer free end faces 21 and 22, and a part of the positive electrode 2 Was observed to have reached.

また、上記a、b共に1mm以上とした電池A、B、C
では、内部短絡品が全く発生しなかった。そして、これ
らの電池を解体して調査したところ、負極2の表面にデ
ンドライト状の金属リチウムは認められなかった。
In addition, batteries A, B, and C in which both a and b are 1 mm or more
Then, the internal short-circuited product did not occur at all. When these batteries were disassembled and investigated, no dendrite-like metallic lithium was found on the surface of the negative electrode 2.

次に、上記帯状正極1及び帯状負極2の幅W1及びW2
後掲の第2表に示すように変えることにより、上記ΔW
を6通りに変えた第1図及び第4図に示す巻回電極体12
を作成した。これらの巻回電極体12を用いてリチウムイ
オン二次電池G、H、I、J、K、Lを、上述の場合と
同様にして作成した。なお、上記aは全て5mmとし、上
記bは全て3mmとした。この場合、ΔWが正の値である
電池G、H、I及びJは本考案の実施例であり、また、
ΔWが零又は負の値である電池K及びLは本考案の比較
例である。
Next, by changing the widths W 1 and W 2 of the strip positive electrode 1 and the strip negative electrode 2 as shown in Table 2 below, the above ΔW
The wound electrode body 12 shown in FIG. 1 and FIG.
It was created. Using these wound electrode bodies 12, lithium ion secondary batteries G, H, I, J, K and L were prepared in the same manner as in the above case. All of the above a were 5 mm, and all the above b were 3 mm. In this case, the batteries G, H, I and J in which ΔW is a positive value are the embodiments of the present invention, and
The batteries K and L in which ΔW is zero or a negative value are comparative examples of the present invention.

上記リチウムイオン二次電池G〜Lを、各々20個づつ
作成し、これらの二次電池について、第1表の場合と同
様の条件の充放電サイクルを行って、電池の内部短絡品
の発生率を調査した。この結果を次の第2表に示す。な
お、上記充放電サイクルにおいて、放電容量が安定する
10サイクル目の各々の電池の放電容量を測定して、上記
はみ出し部分31、32の幅であるΔWとこの放電容量との
関係を第5図に示した。
20 lithium ion secondary batteries G to L were prepared, and the secondary battery was subjected to a charge / discharge cycle under the same conditions as in Table 1 to determine the occurrence rate of internal short-circuited batteries. investigated. The results are shown in Table 2 below. The discharge capacity is stable in the charge / discharge cycle.
The discharge capacity of each battery at the 10th cycle was measured, and the relationship between the discharge capacity and ΔW, which is the width of the protruding portions 31 and 32, is shown in FIG.

上記第2表からわかるように、ΔWが零である(負極
2と正極1との幅が同じ)電池Kでは、内部短絡品が若
干発生したが、ΔWが0.1mm以上である電池G〜Jで
は、内部短絡品は全く発生しなかった。また、ΔWが−
1mmである(負極2の幅が正極1の幅よりも負極2の上
下端部において1mmづつ短い)電池Lでは、電池Kより
も高い割合で内部短絡品が発生した。
As can be seen from Table 2 above, in the battery K in which ΔW is zero (the widths of the negative electrode 2 and the positive electrode 1 are the same), some internally short-circuited products were generated, but in the batteries G to J in which ΔW was 0.1 mm or more. Then, the internal short-circuited product did not occur at all. Also, ΔW is −
In the battery L having a width of 1 mm (the width of the negative electrode 2 is shorter than the width of the positive electrode 1 by 1 mm at the upper and lower ends of the negative electrode 2), the internal short-circuit product occurred at a higher rate than that of the battery K.

また、第5図からわかるように、ΔWが0.1mm以上で
ある(負極2の上記はみ出し部分31、32が0.1mm以上
の)本考案の実施例による電池G〜Jは、そうでない本
考案の比較例による電池K、Lと比べて、上記放電容量
がかなり大きくなった。しかし、ΔWが大きくなると、
しだいに放電容量は低下した。
Further, as can be seen from FIG. 5, the batteries G to J according to the embodiment of the present invention having ΔW of 0.1 mm or more (the protruding portions 31 and 32 of the negative electrode 2 are 0.1 mm or more) of the present invention are not. The discharge capacity was considerably larger than the batteries K and L according to the comparative example. However, when ΔW becomes large,
The discharge capacity gradually decreased.

これらの電池G〜Lを解体して調査したところ、電池
K、Lでは上記負極2の上端面26及び下端面27に金属リ
チウムが観察され、特に、電池Lでは金属リチウムがデ
ンドライト状に折出しているのが認められた。また、電
池K、Lで内部短絡したものは、上記負極2の上端面26
及び下端面27において、デンドライト状の金属リチウム
がセパレータ3a、3bを突き破ったり、またセパレータ3
a、3bの端部を乗り越えたりして、正極1まで達してい
た。電池G〜Jでは、上記負極2の上端面26及び下端面
27において、金属リチウムは観察されなかった。
As a result of disassembling and investigating these batteries G to L, metallic lithium was observed on the upper end surface 26 and the lower end surface 27 of the negative electrode 2 in the batteries K and L, and in particular, in the battery L, metallic lithium was extruded in a dendrite shape. Was recognized. In addition, the batteries K and L internally short-circuited have the upper end surface 26 of the negative electrode 2
At the lower end surface 27, dendrite-shaped metallic lithium may break through the separators 3a and 3b, or the separator 3
It reached the positive electrode 1 by overcoming the ends of a and 3b. In the batteries G to J, the upper end surface 26 and the lower end surface of the negative electrode 2 are
At 27, no metallic lithium was observed.

以上のように、正極1の最外周及び最内周の巻回部分
19、17の更に外周及び内周に負極2の最外周及び最内周
の巻回部分20、18をそれぞれ配置したから、負極2の巻
回数は正極の巻回数よりも1回多くなり、また、負極2
の最外周及び最内周の巻回部分20、18と幅方向の両端部
とには、正極1からはみ出したはみ出し部分24、23及び
31、32がそれぞれ設けられている。従って、負極にドー
プされるリチウムイオンの量(負極のリチウムイオン容
量)を多くすることができるから、電池の充電時に、正
極1から負極2へのリチウムイオンのドープが行なわれ
易くなる。このため、電池の充電中に、負極2の表面、
特に上下端面26、27及び自由端面21、22付近において、
リチウムイオンのドープ量が飽和しにくくなるから、リ
チウムイオンがこれらの端面に金属リチウムとして折出
することを抑制できる。
As described above, the outermost and innermost winding portions of the positive electrode 1
Since the outermost and innermost winding portions 20 and 18 of the negative electrode 2 are respectively arranged on the outer and inner circumferences of 19 and 17, the number of windings of the negative electrode 2 is one more than that of the positive electrode, and , Negative electrode 2
The outermost and innermost winding portions 20 and 18 and the widthwise end portions of the positive electrode 1 have protruding portions 24 and 23 and
31 and 32 are provided respectively. Therefore, the amount of lithium ions doped into the negative electrode (lithium ion capacity of the negative electrode) can be increased, so that the lithium ions are easily doped from the positive electrode 1 to the negative electrode 2 when the battery is charged. For this reason, the surface of the negative electrode 2,
Especially near the upper and lower end faces 26, 27 and the free end faces 21, 22,
Since the doping amount of lithium ions is less likely to be saturated, it is possible to prevent lithium ions from protruding as metallic lithium on these end faces.

また、負極の表面に、反応性の悪い金属リチウムが折
出しないから、電池の充放電反応が妨げられることがな
く、電池の放電容量を第5図に示すように大きくするこ
とができる。
In addition, since metallic lithium having poor reactivity does not stick out to the surface of the negative electrode, the charge / discharge reaction of the battery is not hindered, and the discharge capacity of the battery can be increased as shown in FIG.

なお、負極2の内周側及び外周側自由端部におけるは
み出し部分23、24の長さa、bは、電池の内部短絡を効
果的に防止するためには、0.5mm以上であるのが好まし
く、また、1mm以上であるのが更に好ましい。
The lengths a and b of the protruding portions 23 and 24 at the inner and outer free ends of the negative electrode 2 are preferably 0.5 mm or more in order to effectively prevent an internal short circuit of the battery. Further, it is more preferable that it is 1 mm or more.

また、負極2の上下端部におけるはみ出し部分31、32
のそれぞれの幅ΔWは、電池の内部短絡を効果的に防止
すると共に比較的大きな放電容量を得るためには、0.1m
m以上で2mm以下であるのが好ましい。なお、ΔWを2mm
よりも大きくすると、負極2の正極1と対向しない充放
電反応に関与しない無駄な部分(上記はみ出し部分31、
32)が多くなりすぎ、また、放電容量も低下するから、
あまり好ましくない。
In addition, the protruding portions 31, 32 at the upper and lower ends of the negative electrode 2
The width ΔW of each is 0.1 m in order to effectively prevent the internal short circuit of the battery and to obtain a relatively large discharge capacity.
It is preferably m or more and 2 mm or less. In addition, ΔW is 2 mm
If it is made larger than the above, a useless portion of the negative electrode 2 that does not face the positive electrode 1 and does not participate in the charge / discharge reaction (the protruding portion 31,
32) becomes too much and the discharge capacity also decreases,
Not very good.

以上のように、リチウムイオン二次電池の巻回電極体
12を、第1図及び第4図に示す構造とし、またa及びb
を0.5mm以上、望ましくは1mm以上とすると共にΔWを0.
1〜2mmの範囲にすると、負極2の上下端面26、27及び自
由端面21、22において金属リチウムが折出しないから、
デンドライ状の金属リチウムが正極1に達して負極2が
正極1と接触して生ずる電池の内部短絡を防止できると
共に、放電容量を大きくすることができる。
As described above, the wound electrode body of the lithium ion secondary battery
12 has the structure shown in FIGS. 1 and 4, and a and b
Is 0.5 mm or more, preferably 1 mm or more, and ΔW is 0.
When the thickness is in the range of 1 to 2 mm, metallic lithium does not protrude at the upper and lower end surfaces 26, 27 and the free end surfaces 21, 22 of the negative electrode 2,
It is possible to prevent an internal short circuit of the battery caused by the dendrite-shaped metallic lithium reaching the positive electrode 1 and the negative electrode 2 coming into contact with the positive electrode 1, and it is possible to increase the discharge capacity.

なお、本考案において、電池の形状は必ずしも円筒型
である必要はなく、角筒型などであってもよい。また、
非水電解質は固体であってもよく、この場合、従来から
公知の固体電解質を用いることができる。
In addition, in the present invention, the shape of the battery does not necessarily have to be a cylindrical shape, and may be a rectangular tube shape or the like. Also,
The non-aqueous electrolyte may be a solid, and in this case, a conventionally known solid electrolyte can be used.

〔考案の効果〕[Effect of device]

本考案は、上述のように、リチウムイオンをドープし
かつ脱ドープしえる炭素質材料を活物質として用いた帯
状の負極と、LixMO2(Mは1種または1種よりも多い遷
移金属を表わし、0.05≦x≦1.10である)を活物質とし
て用いた帯状の正極と、帯状のセパレータとがその長さ
方向に沿って渦巻状に巻回されて、上記負極と上記正極
との間に上記セパレータが介在するように構成された巻
回電極体を具備するリチウムイオン二次電池に係るもの
である。したがって、充電時には、正極活物質を構成し
ているLixMO2からリチウムイオンがきわめて良好に離脱
するために、負極活物質を構成している炭素質材料にリ
チウムイオンがきわめて良好にドープされると共に、放
電時には、炭素質材料にドープされたリチウムイオンが
この炭素質材料からきわめて良好に脱ドープされるため
に、LixMO2にリチウムイオンがきわめて良好に結合する
から、金属リチウムやリチウム合金を負極に用いたリチ
ウム二次電池に比べて、充放電サイクルがきわめて優れ
ている。
As described above, the present invention provides a strip-shaped negative electrode using, as an active material, a carbonaceous material that can be doped with lithium ions and dedoped, and Li x MO 2 (M is one or more transition metals). And a strip-shaped positive electrode using as an active material (0.05 ≦ x ≦ 1.10) and a strip-shaped separator are spirally wound along the length direction thereof, and the space between the negative electrode and the positive electrode is Further, the present invention relates to a lithium ion secondary battery including a wound electrode body configured such that the separator is interposed therebetween. Therefore, at the time of charging, lithium ions are very favorably desorbed from Li x MO 2 that constitutes the positive electrode active material, so that the carbonaceous material that constitutes the negative electrode active material is extremely well doped with lithium ions. At the same time, during discharge, the lithium ions doped in the carbonaceous material are dedoped very well from this carbonaceous material, so that the lithium ions are bound to Li x MO 2 very well. The charging / discharging cycle is extremely superior to the lithium secondary battery using as a negative electrode.

また、正極の最外周の巻回部分の更に外周に負極の最
外周の巻回部分を配置すると共に上記負極の最外周の巻
回部分の自由端部に上記正極の最外周の巻回部分の自由
端部からはみ出した第1のはみ出し部分を設け、上記正
極の最内周の巻回部分の更に内周に上記負極の最内周の
巻回部分を配置すると共に上記負極の最内周の巻回部分
の自由端部に上記正極の最内周の巻回部分の自由端部か
らはみ出した第2のはみ出し部分を設け、上記負極の幅
方向の両端部に上記正極の幅方向の両端部からはみ出し
た第3及び第4のはみ出し部分をそれぞれ設けた。した
がって、リチウムイオン二次電池の巻回電極体における
負極の表面(特に、上下端面および両自由端面)付近に
おいてリチウムイオンのドープ量が非常に飽和しにくく
なるから、リチウムイオンがこれらの端面に金属リチウ
ムとして折出するのをきわめて効果的に制御することが
でき、このために、これらの端面に折出した金属リチウ
ムがセパレータを突き破って正極と接触することにより
引き起こされる内部短絡をきわめて効果的に防止できる
と共に、放電容量を極力大きくすることができ、この結
果、充放電サイクル特性が常にきわめて優れかつ使用性
能が常にきわめて安定した高容量のリチウムイオン二次
電池を提供できる。
Further, the outermost winding portion of the negative electrode is arranged further outside the outermost winding portion of the positive electrode, and the outermost winding portion of the positive electrode is attached to the free end of the outermost winding portion of the negative electrode. The first protruding portion protruding from the free end portion is provided, the innermost winding portion of the negative electrode is arranged further inside the innermost winding portion of the positive electrode, and the innermost winding portion of the negative electrode is formed. A second protruding portion protruding from the free end of the innermost winding portion of the positive electrode is provided at the free end of the wound portion, and both end portions in the width direction of the positive electrode are provided at both end portions in the width direction of the negative electrode. The third and fourth protruding portions protruding from each were provided. Therefore, since the doping amount of lithium ions is very unlikely to be saturated near the surface of the negative electrode (particularly, the upper and lower end faces and both free end faces) of the wound electrode body of the lithium ion secondary battery, the lithium ions are prevented from forming a metal on these end faces. Ejection as lithium can be controlled very effectively, which makes it extremely effective to prevent internal short circuit caused by the metal lithium protruding at these end faces breaking through the separator and coming into contact with the positive electrode. In addition to being able to prevent it, the discharge capacity can be maximized, and as a result, it is possible to provide a high-capacity lithium-ion secondary battery with excellent charge / discharge cycle characteristics and stable usage performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図〜第5図は本考案の一実施例によるリチウム二次
電池を示すものであって、第1図はリチウム二次電池に
組み込まれる巻回電極体のセパレータの両端部分を切り
欠いた概略的な横断下面図、第2図は第1図に示す巻回
電極体を作成するのに用いる積層電極体の中間部分を省
略しかつセパレータの両端部分を切り欠いた概略的な斜
視図、第3図は第2図に示す積層電極体のセパレータを
省略した正面図、第4図は第1図に示す巻回電極体を組
み込んだリチウム二次電池の概略的な縦断面図、第5図
は巻回電極体のはみ出し部分の幅ΔWと放電容量との関
係を示す図である。 なお、図面に用いられた符号において、 1……帯状正極 2……帯状負極 3……帯状セパレータ 12……巻回電極体 17……正極の最内周の巻回部分 18……負極の最内周の巻回部分 19……正極の最外周の巻回部分 20……負極の最外周の巻回部分 23……第1のはみ出し部分 24……第2のはみ出し部分 31……第3のはみ出し部分 32……第4のはみ出し部分 である。
1 to 5 show a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, both ends of a separator of a spirally wound electrode body incorporated in a lithium secondary battery are cut away. FIG. 2 is a schematic cross-sectional bottom view, FIG. 2 is a schematic perspective view in which a middle portion of a laminated electrode body used for forming the wound electrode body shown in FIG. FIG. 3 is a front view in which the separator of the laminated electrode body shown in FIG. 2 is omitted, and FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of a lithium secondary battery incorporating the wound electrode body shown in FIG. The figure shows the relationship between the width ΔW of the protruding portion of the spirally wound electrode body and the discharge capacity. In the reference numerals used in the drawings, 1 ... band positive electrode 2 ... band negative electrode 3 ... band separator 12 ... wound electrode body 17 ... positive electrode innermost wound portion 18 ... negative electrode maximum Inner circumference winding part 19 …… Positive electrode outermost circumference winding part 20 …… Negative electrode outermost circumference winding part 23 …… First protruding part 24 …… Second protruding part 31 …… Third part Overhanging part 32 …… The fourth overhanging part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−128370(JP,A) 特開 平2−262277(JP,A) 特開 昭60−112264(JP,A) 特開 昭63−69154(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-1-128370 (JP, A) JP-A-2-262277 (JP, A) JP-A-60-112264 (JP, A) JP-A-63- 69154 (JP, A)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of utility model registration request] 【請求項1】リチウムイオンをドープしかつ脱ドープし
える炭素質材料を活物質として用いた帯状の負極と、Li
xMO2(Mは1種または1種よりも多い遷移金属を表わ
し、0.05≦x≦1.10である)を活物質として用いた帯状
の正極と、帯状のセパレータとがその長さ方向に沿って
渦巻状に巻回されて、上記負極と上記正極との間に上記
セパレータが介在するように構成された巻回電極体を具
備するリチウムイオン二次電池において、 上記正極の最外周の巻回部分の更に外周に上記負極の最
外周の巻回部分を配置すると共に上記負極の最外周の巻
回部分の自由端部に上記正極の最外周の巻回部分の自由
端部からはみ出した第1のはみ出し部分を設け、 上記正極の最内周の巻回部分の更に内周に上記負極の最
内周の巻回部分を配置すると共に上記負極の最内周の巻
回部分の自由端部に上記正極の最内周の巻回部分の自由
端部からはみ出した第2のはみ出し部分を設け、 上記負極の幅方向の両端部に上記正極の幅方向の両端部
からはみ出した第3及び第4のはみ出し部分をそれぞれ
設けたことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
1. A strip-shaped negative electrode using, as an active material, a carbonaceous material that can be doped with lithium ions and dedoped.
A strip-shaped positive electrode using x MO 2 (M represents one or more transition metals, and 0.05 ≦ x ≦ 1.10) as an active material, and a strip-shaped separator along the length direction thereof. A lithium-ion secondary battery comprising a spirally wound electrode body configured such that the separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode, wherein the outermost spiral portion of the positive electrode is wound. The outermost wound portion of the negative electrode is arranged further on the outer periphery of the first negative electrode, and the first end of the outermost wound portion of the positive electrode protrudes from the free end of the outermost wound portion of the negative electrode. The protruding portion is provided, the innermost wound portion of the negative electrode is arranged further on the inner circumference of the innermost wound portion of the positive electrode, and the free end portion of the innermost wound portion of the negative electrode is provided. Second protruding portion protruding from the free end of the innermost winding portion of the positive electrode Provided, the lithium ion secondary battery, characterized in that respectively the third and fourth protruding portions protruding from both end portions in the width direction of the positive electrode at both ends in the width direction of the negative electrode.
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