JP3114646B2

JP3114646B2 - 二次電池、その製造方法

Info

Publication number: JP3114646B2
Application number: JP09060754A
Authority: JP
Inventors: 英正河合; 智行太田; 順次田渕
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2000-12-04
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JPH10255847A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート状の正負の
電極がセパレータを介して長円の渦巻き状に巻回され、
このように長円状に巻回された正負の電極が扁平な直方
体状の容器の内部に収容されて、この容器の内部に非水
電解液が充填されている二次電池、その製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子技術の目覚ましい進歩は、電
子機器の小型軽量化を次々と実現させている。それに伴
い、携帯用情報端未に利用される電池に対しても、ます
ます小型軽量で高エネルギ密度であることが求められて
いる。さらに、近年の環境問題、特に大気汚染ヘの配慮
から、一酸化炭素や窒素化合物を排出しない電気自動車
（ＥＶ）も注目されており、大型の二次電池についても
軽量化と高密度化とが求められている。

【０００３】従来、一般用途の二次電池としては、鉛電
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系が主流であ
った。しかし、これらの水溶液系電池は、サイクル特性
に優れるが、電池重量やエネルギ密度の点では充分満足
できるものではない。

【０００４】一方、近年、リチウムやリチウム合金もし
くは炭素材料のようなリチウムイオンのドープ／脱ドー
プが可能な物質を負極に用い、リチウム複合酸化物を正
極に使用する、非水電解液二次電池の研究・開発が行わ
れている。この非水電解液二次電池は、高エネルギ密度
を有し、自己放電も少なく、軽最である等の利点を有す
ることから注目を集めている。

【０００５】ところで、上述のごとく電子機器の分野に
おいては、小型軽量化が進行しており、これに対応すべ
く電池としては、機器内スベースの有効利用の観点から
扁平な直方体状とされることが多くなっている。また、
ＥＶ搭載の場合も同様に機器内のスペースの有効刑用の
観点から、扁平な直方体状とされる場合もある。このよ
うな形状の電池の電極としては、複数の短冊状の正負の
電極をセパレータを介して交互に積層させた構造が一般
的である。

【０００６】しかし、上述のような積層構造の電極で
は、その全体の厚さの最適化が難しいとされている。例
えば、短冊状の正負の電極として比較的厚さが厚いもの
を用いると、電池缶内に収容される各々の枚数が少なく
なるので、電極の構造が簡単になり生産性が向上する。
その反面、電極の反応面積が小さくなることから、電池
として重負荷特性が不充分になり急速充電に適さなくな
る。

【０００７】これに対して、短冊状の電極を薄くすると
反応画積が大きくなるので、電池としての重負荷特性は
改善される。しかし、これでは多数枚の電極を用いるこ
とになるので、その構造が複雑になり生産性が低下す
る。

【０００８】そこで、電極の構造を複雑にすることなく
反応面積を確保できる電極として、長尺のシート状の正
負の電極をセパレータを介して積層し、これを多数回巻
回した巻回構造の電極素子の利用が提案されている。こ
の巻回構造の電極素子では、縦断面を見たときに正負の
電極が多数積層された構造となっており、大きな電極の
反応面積が得られる。その一方で、正負の電極の枚数と
しては各１枚ずつで済むので、構造としては極めて簡単
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにシート状
の正負の電極を巻回した構造では、電極の構造を簡単と
しながら充分な反応面積を確保することができる。とこ
ろが、この巻回電極体素子を、矩形型電池に適用しよう
とした場合、以下のような間題が生じてしまう。

【００１０】すなわち、巻回構造の電極素子は、通常、
断面円形状や断面楕円状または平板状の巻芯を用い、こ
れに上述したような電極積層体を多数回巻回し、巻回後
に巻芯を巻回体から抜き取ることで作製されるが、この
巻回構造の電極素子を矩形型電池に通用する場合には、
さらにその容器の形状に合わせて、巻回体を直径方向か
ら圧縮して収容する必要がある。

【００１１】ところがマンガン酸リチウムを主成分とす
る正極と、リチウムイオンがドープ／脱ドープ自在な炭
素材料を主成分とする負極とを、巻回構造とした電池に
おいて充電後の断層面を観察すると、正負の電極間に部
分的に隙間が空くことが分かった。この隙間は、充電に
より正極が収縮すると同時に負極が膨張するため、これ
らの応力により電極素子の巻回構造の中心空間が変形
し、正負の電極間に隙間が発生することによる。この隙
間は初回の充電後に発生し、一旦発生した隙間は、その
後の充放電の繰り返しでは無くならない。その結果、電
極反応が不均一になり、電池容量の低下を招くことにな
る。

【００１２】この現象は巻回構造の電極素子の中心空間
が大きくなる、すなわち巻回構造の電極素子が大型化す
るほど顕著となる。携帯情報瑞末等に用いられる小型で
薄型の直方体形状の電池の場合、巻回方法や巻回した電
極の整形方法などで対処できる場合もあるが完全ではな
い。特に、巻回構造の電極素子が大型の場合、上記方法
では巻回構造の電極素子に電極破断が発生する等の問題
も発生する。

【００１３】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり、セパレータを介して積層したシート状の
正負の電極を、全体が扁平な直方体状となるよう巻回し
て容器に収納した二次電池において、充電と放電とを繰
り返しても正負の電極間に隙間が発生しない二次電池、
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の二次電池は、シ
ート状の正負の電極がシート状のセパレータを介して積
層され、これが巻回されて全体的に扁平な直方体状の電
極素子が形成され、この電極素子を非水電解液が封入さ
れた扁平な直方体状の容器の内部に収容されている二次
電池において、前記電極素子の中心空間に充填物を設け
た。

【００１５】従って、シート状の正負の巻回構造の電極
素子の中心空間に充填物が配置しているので、充電と放
電との繰り返しによりシート状の正負の電極が伸縮して
も、この正負の電極間に隙間が発生することが防止され
る。なお、このような巻回構造の電極素子の中心空間に
充填物を配置する構造は、円筒型の電池におけるパイプ
状のピンの挿入として既知である。

【００１６】しかし、これは電極素子の放熱が主日的で
あり、シート状の電極の収縮による隙間の発生を防止す
るようには形成されていない。また、当然ながら、円筒
形の電池はスペース的な効率が悪く、電池を使用する機
器の小型化を阻害する。その点、容器を扁平な直方体状
とした電池は、スペース的な効率が良く、電池を使用す
る機器の小型化に寄与することができるが、このような
形状の二次電池においては、上述のように巻回構造の電
極素子の中心空間に充填物を配置させる試みはなされて
いない。

【００１７】なお、本発明で云う充填物は、上述のよう
にシート状の正負の電極の伸縮による隙間の発生を防止
できる部材であれば良く、例えば、樹脂やアルミニウム
製の扁平な直方体状の板材などを許容する。また、シー
ト状の電極は、巻回自在なシート状で正負の電極となる
部材であれば良く、その一端に電極リードが装着された
構造を許容する。

【００１８】正側の電極としては、正極集電体となる帯
状のアルミニウム箔の両面に正極合剤スラリーを均一に
塗布し、これを乾媒させてから全体を圧縮形成して帯状
としたものを許容する。この正極合剤スラリーとして
は、Ｎ−メチル２−ピロリドンに正極合剤を分散させた
ものを許容し、この正極合剤としては、正極活物質とし
てＬｉＭｎ２０４を９２重量部、導電剤としてグラファ
イトを５重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを
３重量部、混合したものを許容する。正極活物質である
ＬｉＭｎ２０４は、炭酸リチウムと二酸化マンガンとを
混合し、これを空気中で温度７８０℃で１２時間まで焼
成することなどで生成される。

【００１９】負側の電極としては、負側の電極集電体と
なる厚さ１０μｍの帯状の銅箔の両面に負極合剤スラリ
ーを塗布し、これを乾燥させてから圧縮形成して帯状と
したものを許容する。この負極合剤スラリーとしては、
溶剤であるＮ−メチル２−ピロリドンに負極合剤を分散
させたものを許容し、この負極合剤としては、電極活物
質の坦持体としてメソフェーズ系の炭素材料の粉末を９
０重量部、結着材としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）を１０重量部、混合したものを許容する。

【００２０】容器は、外形が扁平な直方体状で、同様な
形状の電極素子を収容し、非水電解液を封入できるもの
であれば良く、例えば、ステンレス製の缶を許容する。
非水電解液としては、エチレンカーボネートを３０重量
部とジエチルカーボネートを７０重量部との混合溶媒中
に、ＬｉＰＦ６を１モル／１の剖合で溶解させたものを
許容する。

【００２１】上述のような二次電池における他の発明と
しては、充填物が全体的に平板状に形成されている。従
って、扁平な直方体状の容器の内部に収容されるよう電
極素子を巻回した場合に、その巻回構造の中心空間が平
板状の充填物で的確に充電される。

【００２２】上述のような二次電池における他の発明と
しては、充填物の厚み寸法が巻回構造の電極素子の中心
空間の厚み寸法の４０〜９８％である。従って、充填物
の厚み寸法が電極素子の中心空間の４０％以上なので、
充電により正負の電極が伸縮しても隙間の発生が良好に
防止され、充填物の厚み寸法が電極素子の中心空間の９
８％以下なので、組立工程において電極素子の中心空間
に充填物が容易に挿入される。

【００２３】上述のような二次電池における他の発明と
しては、充填物の幅寸法が巻回構造の電極素子の中心空
間の幅寸法の５０〜９５％である。従って、充填物の幅
寸法が電極素子の中心空間の５０％以上なので、充電に
より正負の電極が伸縮しても隙間の発生が良好に防止さ
れ、充填物の幅寸法が電極素子の中心空間の９５％以下
なので、組立工程において電極素子の中心空間に充填物
が容易に挿入される。

【００２４】上述のような二次電池における他の発明と
しては、充填物の表面に凹部が形成されている。従っ
て、シート状の電極の一端に電極リードを設ける場合、
この電極リードを充填物の凹部に配置できる。なお、正
側の電極リードとしては、アルミニウム製の平板を正側
のシート状の電極の一端に溶接した構造を許容し、負側
の電極リードとしては、例えば、ニッケル製の平板を負
側のシート状の電極の一端に溶接した構造を許容する。

【００２５】上述のような二次電池における他の発明と
しては、充填物が複数の部品からなる。従って、シート
状の電極の一端に電極リードを設ける場合、この電極リ
ードを充填物の複数の部品の間隙に配置できる。なお、
このような構造を実現する充填物の複数の部品として
は、例えば、電極リードを間隙に配置できるよう並設し
た二本の角柱などを許容する。

【００２６】上述のような二次電池における他の発明と
しては、充填物が非水電解液と化学反応しない材質から
なる。従って、電極素子の中心空間に配置された充填物
は必然的に非水電解液に浸漬されるが、この非水電解液
と充填物とが反応することがない。

【００２７】上述のような二次電池における他の発明と
しては、シート状の正側の電極がマンガン酸リチウムを
主成分として形成されており、シート状の負側の電極が
リチウムイオンのドープ／脱ドープが自在な炭素材料を
主成分として形成されている。

【００２８】このような構造の二次電池では、初回充電
時にリチウムイオンが正極から負極ヘインターカーレー
トする際、リチウムイオンを脱ドープした正極は収縮
し、リチウムイオンがドープされた負極は格子定数が大
きくなり膨張する。発生する応力が電極素子の巻回構造
の中心空間を変形させるように作用し、この中心空間が
変形すると積層された正負の電極に隙間が発生する。こ
の隙間は電池の動作時にはリチウムイオンのドープ／脱
ドープには寄与せず、また隙間の周辺部は電流密度の集
中のために寄与しないところのリチウムイオンが金属リ
チウムとなって析出することになる。この金属リチウム
の析出は電池容量の低下の原因となり電池性能の低下を
引き起こす。しかし、この電極素子の巻回構造の中心空
間が変形しないように充填物が配置されていれば、充電
しても正負の電極間に隙間が発生しない。

【００２９】本発明の二次電池の製造方法は、シート状
のセパレータを介してシート状の正負の電極を積層し、
このセパレータとともに積層された正負の電極を平板状
の巻芯に巻回して電極素子を全体的に扁平な直方体状に
形成し、この電極素子の巻回構造の中心空間から巻芯を
取り外して充填物を挿入し、この充填物が挿入された電
極素子を扁平な直方体状の容器の内部に収容し、この容
器の内部に非水電解液を封入するようにした。

【００３０】従って、このような製造方法により形成さ
れた二次電池は、非水電解液が封入された扁平な直方体
状の容器の内部に、同様な形状の巻回構造の電極素子が
配置されており、この電極素子の中心空間に充填物が配
置されているので、充電と放電との繰り返しによりシー
ト状の正負の電極が伸縮しても、この正負の電極間に隙
間が発生することが防止される。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に説明する。なお、図１は参考例の二次電池の
組立構造を示す分解斜視図、図２は充電と放電とを繰り
返した場合の電池容量と充填物の厚み寸法との関係を示
す特性図、図３は充電と放電とを繰り返した場合の電池
容量と充填物の幅寸法との関係を示す特性図、図４(ａ)
は参考例の充填物を示す斜視図、同図(ｂ)は本発明の実
施の第一の形態の二次電池の充填物を示す斜視図、同図
(ｃ)は本発明の実施の第二の形態の二次電池の充填物を
示す斜視図、である。

【００３２】まず、本参考例の二次電池１は、図１に示
すように、容器である電池缶２が扁平な直方体状に形成
されており、その内部に同様な形状の電極素子３が収容
されている。この電極素子３は、シート状の正負の電極
４，５とシート状のセパレータ６，７からなり、前記電
極４，５は前記セパレータ６，７を介して積層された状
態で巻回されている。前記電極４，５の一端には電極リ
ード８，９が装着されており、前記電極素子３の中心空
間には平板状の充填物１０が配置されている。

【００３３】本参考例の二次電池１は、上述のように外
形が扁平な直方体状なのでスペース的な効率が良好であ
り、これを使用する機器の小型化に許容することがで
き、保存や搬送も容易である。そして、このような形状
の電池缶２に収容されるよう、電極素子３も扁平な直方
体状に形成されているが、その巻回構造の中心空間に同
様な形状の充填物１０が配置されているので、シート状
の正負の電極４，５が充放電により伸縮しても、中心空
間が変形して隙間が発生することがない。このため、本
参考例の二次電池１は、充放電を繰り返しても容量が低
下することがなく、良好な性能を安定に発揮することが
できる。

【００３４】なお、図１では構造の説明を容易とするた
め、前記電池缶２から上方に前記電極素子３が突出し、
この電極素子３から上方に前記充填物１０が突出してい
る状態を示しているが、実際には前記充填物１０は前記
電極素子３の中心空間の内部に配置されており、この電
極素子３は前記電池缶２の内部に配置されている。上述
のような構造の二次電池１の製造方法を、以下に詳細に
説明する。まず、前記負側の電極５は、以下のようにし
て製作した。メソフェーズ系の炭素材料の粉末を負側の
電極活物質の坦持体とし、これを９０重量部、結着材と
してポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を１０重量部と
混合し、負極合剤を調整した。そして、この負極合剤
を、溶剤であるＮ−メチル２−ピロリドンに分散させて
負極合剤スラリーにした。

【００３５】この負極合剤スラリーを、負側の電極集電
体となる厚さ１０μｍの帯状の銅箔の両面に塗布して乾
燥させた後、圧縮形成して帯状の負側の電極５を製作し
た。なお、この帯状の負側の電極５は、合剤厚さを両面
共に８０μｍで同一とし、幅を３９ｍｍ、長さを４６５
ｍｍとした。そして、上述のように製作した負側の電極
５の一端に、厚さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍのニッケル製の
平板を溶接して負側の電極リード９を形成した。

【００３６】また、正側の電極４は次のようにして製作
した。まず、炭酸リチウムと二酸化マンガンを混合し、
空気中で温度７８０℃で１２時間まで焼成してＬｉＭｎ
２０４を得た。このＬｉＭｎ２０４を正極活物質とし、
これを９２重量部と、導電剤としてグラファイト５重量
部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量部を混合
し、正極合剤を調整した。そして、この正極合剤をＮ−
メチル２−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーに
した。

【００３７】この正極合剤スラリーを、正極集電体とな
る厚さ２５μｍの帯状のアルミニウム箔の両面に均一に
塗布して乾媒させた後、圧縮形成して帯状の正側の電極
４を作製した。なお、帯状の正側の電極４は、合剤厚さ
を両面共に８０μｍで同一とし、幅を３７ｍｍ、長さを
３９５ｍｍとした。そして、上述のように製作した正側
の電極４の一端に、厚さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍのアルミ
ニウム製の平板を溶接して正側の電極リード８を形成し
た。

【００３８】以上のようにして作製した帯状の正負の電
極４，５を、厚さ２５μｍ、幅４１ｍｍの微多孔性のポ
リプロピレンフィルムよりなるセパレータ６，７を介し
て、負側の電極５、第一のセパレータ６、正側の電極
４、第二のセパレータ７、の順番に積層し、この積層体
の一端を断面形状が長方形の平板状の巻芯(図示せず)に
固定して多数回巻回した。このように巻芯に積層体を巻
回した後、最外周に位置するセパレータ６，７の最終端
部を、幅ｌ５ｍｍの粘着テープ１１によって巻回体に固
定した。そして、巻芯を巻回体から抜き取ることにより
電極素子３を製作した。

【００３９】このようにして作製した電極素子３の巻回
構造の中心空間、すなわち巻芯が位置していたところ
に、ポリプロピレン製の長方形の平板状の充填物１０を
挿入した。この充填物１０が配置された電極素子３を、
ステンレス製の扁平な直方体状の電池缶２に収納し、電
極素子３の上下両面に絶縁板(図示せず)を配置した。

【００４０】ついで、正側の電極リード８を電池缶７に
溶接するとともに、負側の電極リード８を電池蓋に溶接
し、電池蓋を電池缶７にレーザ溶接により固定した。そ
して、エチレンカーボネートを３０重量部とジエチルカ
ーボネートを７０重量部との混合溶媒中にＬｉＰＦ６を
１モル／１の剖合で溶解した非水電解液を用意し、これ
を電池缶７の内部に電解液注入部(図示せず)から注入
し、この電解液注人部を密封することで電池缶７の機密
性を保持させた。以上の工程で、厚さ９ｍｍ、幅２６ｍ
ｍ、高さ４５ｍｍの扁平な直方体状の非水電解液方式の
二次電池１を作製した。

【００４１】以上のようにして充填物１０の厚みを巻回
構造の電極素子３の中心空間の寸法の１０％から９５
％、幅を１０％から９５％まで各１０％毎に変化させた
充填物を各合計１０個の二次電池１を作製し、上限電圧
４．２Ｖ、充電電流０．５Ａの条件で定電流充電を２．
５時間行った後、終止電圧３．０Ｖの条件で放電を行う
といった充放電サイクルを１００回まで繰り返してから
電池容量を調ベた。

【００４２】この１００サイクルの容量分布を図２およ
び図３に示す。これらの図面から明らかなように、電極
素子３の巻回構造の中心空間の寸法に対して充填物１０
の厚みと幅が５０％〜９０％のものは、容量低下が非常
に少ない。これは電極素子３の中心空間に充填物１０が
挿入されていることにより、充放電を繰り返しても電極
素子３の正負の電極４，５問に隙間が生じないためであ
る。このことから、電極素子３の巻回構造の中心空間に
その厚み及び幅寸法の５０％〜９０％の寸法の充填物１
０を配置させることは、二次電池１の容量低下を防止す
る上で有効であることが判明した。

【００４３】つまり、本参考例の二次電池１は、前述の
ように外形が扁平な直方体状でスペース的な効率が良好
であり、その内部の電極素子３も扁平な直方体状に形成
されているが、その巻回構造の中心空間に同様な形状の
充填物１０が配置されているので、充放電を繰り返して
もシート状の正負の電極４，５隙間が発生して容量が低
下することがなく、良好な性能を安定に発揮することが
できる。

【００４４】しかも、本参考例の二次電池１の製造方法
としては、巻回構造の電極素子３を従来と同様な手法に
より形成し、この電極素子３の中心空間から巻芯を取り
外して充填物１０を挿入しているので、充填物１０が電
極素子３の中心空間に配置された構造を容易に実現する
ことができる。

【００４５】さらに、本参考例の二次電池１は、前述の
ように充填物１０の厚み寸法を電極素子３の中心空間の
４０〜９８％とし、幅寸法を５０〜９５％とすることに
より、正負の電極４，５間に隙間が発生することを良好
に防止することができ、かつ、電極素子３の中心空間に
充填物１０を容易に挿入することができるので、電池容
量が低下しない構造を容易に製作することができる。

【００４６】さらに、本参考例の二次電池１は、充填物
１０は扁平な直方体状に形成されているので、電池缶２
に対応して扁平な直方体状に形成された電極素子３の中
心空間を的確に充填することができる。また、本参考例
の二次電池１は、従来の構造に対して充填物１０が追加
されていることになるが、この充填物１０が非水電解液
と化学反応しない材質からなるので、充填物１０が非水
電解液と反応して電池の性能が低下することもない。

【００４７】なお、上記の参考例では従来と同様に製作
した電極素子３の中心空間から巻芯を取り外して充填物
１０を挿入することを例示したが、最初から充填物１０
に電極４，５やセパレータ６，７を巻回して電極素子３
を形成することも可能である。

【００４８】この場合、従来の生産設備を流用すること
は困難となるが、巻芯の取り外しや充填物１０の挿入を
不要とすることができる。さらに、充填物１０の厚み寸
法と幅寸法とを電極素子３の中心空間の１００％とする
ことができるので、シート状の電極６，７間に隙間が発
生することを確実に防止することができる。

【００４９】また、上記の参考例では充填物１０を単純
な平板とすることを例示したが、これは電極素子３の中
心空間の変形を防止できる外形を維持できれば良いの
で、例えば、図４(ａ)に示すように、直径２ｍｍ程度の
肉抜き孔２１が連設された充填物２２をアルミニウム等
で形成し、全体を軽量化するとともに非水電解液の容積
を増加させるようなことも可能である。

【００５０】さらに、上記の参考例では一端に電極リー
ド８，９が各々装着されたシート状の電極５，６を平板
状の充填物１０に巻回することを例示したが、これでは
電極リード８，９の厚みのために電極素子３の外形が阻
害されることもある。これが問題となる場合には、図４
(ｂ)に示すように、表面に凹部２３が形成された形状に
充填物２４を形成し、その凹部２３に電極リード８を位
置させることや、図４(ｃ)に示すように、二個の角柱状
の部品２５を所定間隔で並設して充填物２６を形成し、
その間隙に電極リード８を位置させるようなことが好ま
しい。

【００５１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００５２】請求項１または２に記載の発明の二次電池
は、シート状の正負の電極がシート状のセパレータを介
して積層され、これが巻回されて全体的に扁平な直方体
状の電極素子が形成され、この電極素子を非水電解液が
封入された扁平な直方体状の容器の内部に収容されてい
る二次電池において、前記電極素子の中心空間に充填物
を設けたことにより、容器が扁平な直方体状なのでスペ
ース的な効率が良好であり、このような形状の容器に収
容された巻回構造のシート状の正負の電極が充電と放電
との繰り返しにより伸縮しても、その中心空間の変形が
充填物により防止されるので、電極間に隙間が発生する
ことによる電池容量の低下を防止することができる。し
かも、充填物が全体的に平板状に形成されていることに
より、扁平な直方体状の容器に収容されるよう巻回構造
の電極素子を形成した場合、その中心空間を充填物によ
り的確に充填することができ、中心空間の変形により正
負の電極間に隙間が発生することを良好に防止すること
ができる。さらに、請求項１記載の発明では、充填物の
表面に凹部が形成されていることにより、シート状の電
極の一端に電極リードを装着する場合でも、この電極リ
ードを充填物の凹部に配置すれば、電極素子を全体的に
扁平な直方体状に形成することができる。さらに、請求
項２記載の発明では、充填物が複数の部品からなること
により、シート状の電極の一端に電極リードを装着する
場合でも、この電極リードを充填物の凹部に配置すれ
ば、電極素子を全体的に扁平な直方体状に形成すること
ができる。

【００５３】

【００５４】請求項３記載の発明では、充填物の厚み寸
法が巻回構造の電極素子の中心空間の厚み寸法の４０〜
９８％であることにより、充填物の厚み寸法が電極素子
の中心空間の４０％以上なので、正負の電極間に隙間が
発生することを良好に防止することができ、充填物の厚
み寸法が電極素子の中心空間の９８％以下なので、電極
素子の中心空間に充填物を容易に挿入することができ、
電池容量の低下を良好に防止できる構造を良好な生産性
で実現することができる。

【００５５】請求項４記載の発明では、充填物の幅寸法
が巻回構造の電極素子の中心空間の幅寸法の５０〜９５
％であることにより、充填物の幅寸法が電極素子の中心
空間の５０％以上なので、正負の電極間に隙間が発生す
ることを良好に防止することができ、充填物の幅寸法が
電極素子の中心空間の９５％以下なので、電極素子の中
心空間に充填物を容易に挿入することができ、電池容量
の低下を良好に防止できる構造を良好な生産性で実現す
ることができる。

【００５６】

【００５７】

【００５８】請求項５記載の発明では、充填物が非水電
解液と化学反応しない材質からなることにより、充填物
が非水電解液と反応して電池の性能が低下することが防
止される。

【００５９】請求項６記載の発明では、シート状の正側
の電極がマンガン酸リチウムを主成分として形成されて
おり、シート状の負側の電極がリチウムイオンのドープ
／脱ドープが自在な炭素材料を主成分として形成されて
いることにより、シート状の正負の電極が充放電により
伸縮するが、その巻回構造の中心空間に充填物が位置し
ているので、電極間の隙間の発生による容量の低下が発
生しない。

【００６０】請求項７および８記載の発明の二次電池の
製造方法は、シート状のセパレータを介してシート状の
正負の電極を積層し、このセパレータとともに積層され
た正負の電極を平板状の巻芯に巻回して電極素子を全体
的に扁平な直方体状に形成し、この電極素子の巻回構造
の中心空間から巻芯を取り外して充填物を挿入し、この
充填物が挿入された電極素子を扁平な直方体状の容器の
内部に収容し、この容器の内部に非水電解液を封入する
ようにしたことにより、扁平な直方体状の巻回構造の電
極素子の中央空間に充填物が配置された構造を簡易に実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例の二次電池を示す分解斜視図で
ある。

【図２】電極素子の中心空間に対する充填物の厚みを変
化させた場合の電池容量の変化を示す特性図である。

【図３】電極素子の中心空間に対する充填物の幅を変化
させた場合の電池容量の変化を示す特性図である。

【図４】(ａ)は参考例の充填物を示す斜視図、(ｂ)は本
発明の実施の第一の形態の二次電池の充填物を示す斜視
図、(ｃ)は本発明の実施の第二の形態の二次電池の充填
物を示す斜視図、である。

【符号の説明】

１二次電池２容器である電池缶３電極素子４，５電極６，７セパレータ８，９電極リード１０充填物１１粘着テープ２１肉抜き孔２２充填物２３凹部２４充填物２５部品２６充填物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−55637（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 10/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シート状の正負の電極がシート状のセパ
レータを介して積層され、これが巻回されて全体的に扁
平な直方体状の電極素子が形成され、この電極素子を非
水電解液が封入された扁平な直方体状の容器の内部に収
容されている二次電池において、前記電極素子の中心空間に充填物を設け、この充填物が全体的に平板状に形成されており、この充填物の表面に凹部が形成されていることを特徴と
する二次電池。
【請求項２】シート状の正負の電極がシート状のセパ
レータを介して積層され、これが巻回されて全体的に扁
平な直方体状の電極素子が形成され、この電極素子を非
水電解液が封入された扁平な直方体状の容器の内部に収
容されている二次電池において、前記電極素子の中心空間に充填物を設け、この充填物が全体的に平板状に形成されており、この充填物が複数の部品からなることを特微とする二次
電池。
【請求項３】充填物の厚み寸法が巻回構造の電極素子
の中心空間の厚み寸法の４０〜９８％であることを特徴
とする請求項１または２記載の二次電池。
【請求項４】充填物の幅寸法が巻回構造の電極素子の
中心空間の幅寸法の５０〜９５％であることを特徴とす
る請求項１ないし３の何れか一記載の二次電池。
【請求項５】充填物が非水電解液と化学反応しない材
質からなることを特徴とする請求項１ないし４の何れか
一記載の二次電池。
【請求項６】シート状の正側の電極がマンガン酸リチ
ウムを主成分として形成されており、シート状の負側の
電極がリチウムイオンのドープ／脱ドープが自在な炭素
材料を主成分として形成されていることを特徴とする請
求項１ないし５の何れか一記載の二次電池。
【請求項７】シート状のセパレータを介してシート状
の正負の電極を積層し、このセパレータとともに積層された正負の電極を平板状
の巻芯に巻回して電極素子を全体的に扁平な直方体状に
形成し、この電極素子の巻回構造の中心空間から巻芯を取り外し
て全体的に平板状で表面に凹部が形成された充填物を挿
入し、この充填物が挿入された電極素子を扁平な直方体状の容
器の内部に収容し、この容器の内部に非水電解液を封入するようにしたこと
を特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項８】シート状のセパレータを介してシート状
の正負の電極を積層し、このセパレータとともに積層された正負の電極を平板状
の巻芯に巻回して電極素子を全体的に扁平な直方体状に
形成し、この電極素子の巻回構造の中心空間から巻芯を取り外し
て全体的に平板状で複数の部品からなる充填物を挿入
し、この充填物が挿入された電極素子を扁平な直方体状の容
器の内部に収容し、この容器の内部に非水電解液を封入するようにしたこと
を特徴とする二次電池の製造方法。