JP3538648B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器や通信機器等の急速な小
型化および軽量化に伴い、小型化、高容量化が可能な電
池の開発が進められてきた。なかでも、リチウムイオン
二次電池（以下、単に「電池」と称することがある）
は、高い作動電圧、高いエネルギー密度を有することか
ら、このような要請に応え得るものとして期待されてい
る。

【０００３】このような電池は、例えばシート状に形成
された正、負の電極板がセパレータを介して巻回された
発電要素が、電解液とともに金属製の電池缶内に収容さ
れた構成となっている。各電極板は、金属により長尺の
帯状に形成された集電体を備えており、この集電体の両
面に、正極活物質層、または負極活物質層が形成されて
いる。また、集電体の一端部には、それぞれ電池の正極
端子、負極端子に接続される正極リード、負極リードが
取り付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、各集電体に
おける抵抗は、リードに近い領域では小さく、リードか
らの距離が大きくなるにしたがって大きくなる。このよ
うな抵抗分布の偏りにより、リードの近傍では電池反応
が活発となり、活物質の電池反応への寄与率（活物質の
利用率）が高くなる。しかし、リードから離れるにした
がって活物質の利用率が低下する。

【０００５】このため、正極活物質層上での電流分布に
偏りが生じ、電流が集中して流れる部分にデンドライト
が析出しやすくなるという問題が生じていた。

【０００６】本発明は上記した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、デンドライトの析出を抑制して
長寿命化を図ることのできる非水電解質二次電池を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに請求項１の発明に係る非水電解質二次電池は、正極
側集電体の表面に正極活物質層が形成されるとともに、
前記正極側集電体と正極端子とを接続する正極側接続部
が設けられた正極と、負極側集電体の表面に負極活物質
層が形成されるとともに、前記負極側集電体と負極端子
とを接続する負極側接続部が設けられた負極とを備えた
非水電解質二次電池であって、前記正極活物質層および
前記負極活物質層の少なくともいずれか一方には、前記
集電体が露出されるすじ状の露出部の複数が、この活物
質層において前記接続部から離れた側の端部から前記接
続部方向に広がる放射状に形成されていることを特徴と
する。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の非水
電解質二次電池であって、前記露出部が、前記正極活物
質層に形成されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載の非水電解質二次電池であって、前記接続部
が、前記集電体の一端側に突出して形成されているとと
もに、前記露出部が、前記活物質層において前記接続部
の突出位置と対角位置にある角部を中心とする放射状に
形成されていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の作用、および発明の効果】請求項１の発明によ
れば、活物質層には、露出部の複数が、活物質層におい
て接続部から離れた側の端部から接続部方向に広がる放
射状に形成されている。このような構成によれば、接続
部に近接するほど、露出部相互の間隔が広がり、露出部
の数が減少する。言いかえれば、接続部から遠ざかるほ
ど、露出部の占める割合が増大し、正極活物質の存在量
が減少することとなる。

【００１１】ここで、活物質の利用率は、接続部から遠
ざかるほど低くなる。したがって、接続部から遠ざかる
ほど露出部の占める割合を増大させ、活物質量を減少さ
せることによって、活物質層全体として活物質の利用率
を均一化することができ、電流分布に偏りが生じること
を防止できる。これにより、活物質層の一部分に電流が
集中してデンドライトが析出することを防止できる。

【００１２】請求項２の発明によれば、露出部は正極活
物質層に形成されている。このように、デンドライトの
発生しやすい正極側で活物質量を変化させることによ
り、デンドライトの発生を効果的にコントロールするこ
とができる。

【００１３】請求項３の発明によれば、露出部は、接続
部の突出位置と対角位置にある角部を中心とする放射状
に形成されている。このような構成によれば、正極が正
極端子と接続される位置から最も遠い位置に、最も正極
活物質の存在量が少ない領域を配することとなる。これ
により、活物質層全体として活物質の利用率をいっそう
均一化することができ、デンドライトが析出することを
防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の非水分解質二次電
池を具現化した一実施形態について、図１〜図２を参照
しつつ詳細に説明する。

【００１５】図１には、完成形態の本実施形態のリチウ
ムイオン二次電池１（本発明の非水電解質二次電池に該
当する。以下、単に「電池１」ということがある。）を
破断して示す。このリチウムイオン二次電池１には、例
えば金属により円筒状に形成された電池缶４１と、その
内部に収容される電極体４０とが備えられている。

【００１６】電池缶４１は、有底の円筒容器状に形成さ
れた金属製の負極ケース４２と、略円盤状に形成されて
この負極ケース４２の開放口を封止する金属製の正極キ
ャップ４３とで構成されている。負極ケース４２内に
は、電極体４０が、その上下に円盤状の絶縁板４４を配
した状態で収容されている。そして、この負極ケース４
２の開放口には、正極キャップ４３が封口ガスケット４
５を介してかしめつけられている。また、電池缶４１の
内部には、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ），ジエ
チルカーボネート（ＤＥＣ）及びジメチルカーボネート
（ＤＭＣ）を２：１：２の割合に混合した混合液に１ｍ
ｏｌ／ｌの六フッ化リン酸リチウムを添加した非水電解
液が注入されている。

【００１７】電極体４０は、帯状の正極用電極板１０
（本発明の正極に該当する）と負極用電極板２０（本発
明の負極に該当する）とを、セパレータ３０を介して重
ね合わせ、巻回することで、渦巻き状に構成されてい
る。

【００１８】負極用電極板２０は、図２に示すように、
例えば厚さ１２μｍの銅箔からなる負極側集電体２２の
両面に、負極活物質層２３が形成されたものである。

【００１９】負極活物質層２３は、負極側集電体２２の
両面において長さ方向の一方の端部からやや内側までの
領域を除く全面に形成されている。この負極活物質層２
３は、グラファイト粉末を、結着剤としてのポリ弗化ビ
ニリデンとともに混練してペースト状とした負極合剤
を、負極側集電体２２の両面に塗布、乾燥し、ロールプ
レス機により圧延することにより形成される。

【００２０】また、負極用電極板２０上において負極活
物質層２３が形成されていない領域には、負極リード２
１（本発明の接続部に該当する）が接続されている。こ
の負極リード２１の先端部２１Ａは、負極用電極板２０
から下方へ突出され、負極端子としての役割を果たす負
極ケース４２の底部に接続されている。

【００２１】一方、正極用電極板１０は、図２に示すよ
うに、例えば厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔から
なる正極側集電体１２上に、正極活物質層１３が形成さ
れたものである。

【００２２】正極活物質層１３は、正極側集電体１２の
両面において長さ方向の一方の端部からやや内側までの
領域を除く全面に形成されている。この正極活物質層１
３は、例えば正極活物質としてのコバルト酸リチウム
に、結着剤としてのポリ弗化ビニリデン、導電材として
のアセチレンブラックを添加してペースト状となるよう
に調製した正極合剤を、正極側集電体１２の両面に塗
布、乾燥し、ロールプレス機により圧延することにより
形成される。

【００２３】また、正極用電極板１０上において正極活
物質層１３が形成されていない領域には、正極リード１
１（本発明の接続部に該当する）が接続されている。こ
の正極リード１１の先端部１１Ａは、正極用電極板１０
から上方へ突出され、正極端子の役割を果たす正極キャ
ップ４３に接続されている。

【００２４】さて、正極活物質層１３には、正極側集電
体１２が露出された露出部１４が複数本設けられてい
る。各露出部１４は、正極用電極板１０における正極リ
ード１１の突出位置と対角位置にある角部１３Ａから、
正極活物質層１３において正極リード１１が取り付けら
れている側の端部１３Ｂ、あるいは長さ方向の端部１３
Ｃに至る長さ範囲に渡って、すじ状に形成されている。
そして、その複数本が角部１３Ａを中心にして放射状に
配されている。これらの露出部１４は、例えば正極側集
電体１２上において露出部１４の形成位置にマスキング
テープを貼り付けた状態で、正極合剤を塗布して正極活
物質層１３を形成させた後に、このマスキングテープを
剥がすことにより形成することができる。

【００２５】このように、正極活物質層１３には、複数
本の露出部１４が設けられており、この露出部１４は、
正極リード１１の突出位置と対角位置にある角部１３Ａ
を中心とした放射状に配されている。したがって、正極
リード１１に近接するほど、露出部１４相互の間隔が広
がり、露出部１４の数が減少する。すなわち、正極活物
質層１３において正極端子との接続部分である正極リー
ド１１の先端部１１Ａから最も遠い領域Ｓに露出部１４
が最も多く配される。そして、正極リード１１に近づく
につれて露出部１４が減少し、正極リード１１に最も近
接する領域Ｒでは露出部１４が最も少なくなる。したが
って、正極リード１１から遠ざかるほど、単位面積あた
りの露出面積が大きくなり、正極活物質の存在量が少な
くなる。

【００２６】ここで、正極活物質１３の利用率は、正極
リード１１から遠ざかるほど低くなる。したがって、正
極リード１１から遠ざかるほど正極活物質量を減少させ
ることによって、正極活物質層１３全体として正極活物
質の利用率を均一化することができ、電流分布に偏りが
生じることを防止できる。これにより、デンドライトが
析出することを防止できる。

【００２７】なお、本発明の技術的範囲は、上記した実
施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に
記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶ
ものである。 （１）本実施形態のリチウムイオン二次電池１は円筒型
であるが、本発明によれば電池の形状は本実施形態に限
るものではなく、例えば角型であってもよい。 （２）本実施形態では、露出部１４は角部１３Ａを中心
とする放射状に形成されているが、本発明によれば、露
出部の中心位置は必ずしも角部でなくてもよく、辺上の
いずれかの位置が中心位置とされていてもよい。 （３）本実施形態では、正極活物質層１３のみに露出部
１４が形成されているが、本発明によれば、露出部は負
極活物質層に形成されていてもよく、正極活物質層、負
極活物質層の双方に形成されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の電池を破断した斜視図

【図２】本実施形態の電極板を示す図

【符号の説明】

１…電池（非水電解質二次電池） １０…正極用電極板（正極） １１…正極リード（正極側接続部） １２…正極側集電体 １３…正極活物質層 １３Ａ…角部 １４…露出部 ２０…負極用電極板（負極） ２１…負極リード（負極側接続部） ２２…負極側集電体 ２３…負極活物質層 ４２…負極ケース（負極端子） ４３…正極キャップ（正極端子）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極側集電体の表面に正極活物質層が形
   成されるとともに、前記正極側集電体と正極端子とを接
   続する正極側接続部が設けられた正極と、 負極側集電体の表面に負極活物質層が形成されるととも
   に、前記負極側集電体と負極端子とを接続する負極側接
   続部が設けられた負極とを備えた非水電解質二次電池で
   あって、 前記正極活物質層および前記負極活物質層の少なくとも
   いずれか一方には、前記集電体が露出されるすじ状の露
   出部の複数が、この活物質層において前記接続部から離
   れた側の端部から前記接続部方向に広がる放射状に形成
   されていることを特徴とする非水電解質二次電池。
2. 【請求項２】 前記露出部が、前記正極活物質層に形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解
   質二次電池。
3. 【請求項３】 前記接続部が、前記集電体の一端側に突
   出して形成されているとともに、 前記露出部が、前記
   活物質層において前記接続部の突出位置と対角位置にあ
   る角部を中心とする放射状に形成されていることを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載の非水電解質二次
   電池。