JP4149543B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極電極、負極電極、及びセパレータが積層構造をなし、非水電解液を含浸してなる非水電解液電池に係り、特に、非水電解液が含浸しやすいように正極電極、負極電極又はセパレータの表面に改良を施した非水電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信機、ノートブック型パソコン、パームトップ型パソコン、一体型ビデオカメラ、ポータブルＣＤ（ＭＤ）プレーヤー、コードレス電話等の電子機器の普及が著しい。このような電子機器は、小形化、軽量化の要請が高いため、特に、その電源として小型で大容量の電池が求められている。
【０００３】
一般的に、これらの電子機器の電源として普及している電池としては、アルカリマンガン電池のような一次電池や、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池が挙げられる。その中でも、例えば、特開昭６２−９０８６３号公報等において提案されているような非水電解液電池が注目されている。この非水電解液電池は、正極活物質にリチウム複合酸化物を用い、負極活物質にリチウム金属若しくはその合金や、リチウムイオンをドーブ・脱ドーブできる炭素質材料を用いた電池であり、小型軽量で単電池電圧が高く、高エネルギー密度を得られることから、優れた電源としての利用が期待されている。
【０００４】
このような非水電解液を用いた二次電池においては、非水電解液のイオン伝導性が低いので、大電流を取り出すためには、水系二次電池に比して正極電極及び負極電極の面積を大きくとる必要がある。このため、電極構造としては、積層体構造が採用されている。この積層体の例としては、薄いシート状の正極電極及び負極電極を、セパレータを介して円筒形や長円筒形の渦巻状（コイル状）に巻回したものがある。他にも、正極電極、負極電極及びセパレータを九十九折り状に折り重ねたり、正極電極、負極電極及びセパレータを交互に積層する等の方法によって構成されたものもある。
【０００５】
このような薄いシート状の正極電極及び負極電極は、一般的に、集電体である金属箔に、正極活物質若しくは負極活物質を含む混合物の層を形成することによって製造されている。そして、通常の非水電解液電池は、上記積層体を、電解液の保持及び電気的絶縁、形状の保持等のために容器に収容し、容器内に非水電解液を注入して、積層体を構成する正極電極、負極電極及びセパレータに非水電解液を含浸させることによって構成されている。
【０００６】
ところで、上記のような非水電解液電池においては、容器に注入された非水電解液が、積層体を構成する正極電極、負極電極及びセパレータに含浸されるまでには、一定の時間を要する。一般には、正極活物質層、負極活物質層やセパレータの平均気孔径が小さいほど、また、その厚さが薄いほど、含浸に要する時間は長くなる。そして、非水電解液の性質の点からは、非水電解液の粘度が高いほど、また、正極及び負極の活物質やセパレータとの親和性が低いほど、含浸に要する時間は長くなると言える。
【０００７】
このように、積層体に対する非水電解液の含浸に要する時間が長いと、生産能率に影響を与えることになるので、実際には、この含浸時間を短くするために、一旦容器の内部を減圧し、非水電解液注入後に大気圧に戻す等の方法が採られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成の非水電解液電池においては、非水電解液の含浸の速度は、積層体を構成する正極電極、負極電極及びセパレータの物性及び形状と、非水電解液の物性との相互の関係によって決まる。このため、これらの関係が一定であれば、容器の内部を減圧する方法を用いても、含浸に要する時間をある程度以下に短くすることはできない。
【０００９】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、非水電解液を積層体に速やかに含浸させることができ、優れた生産能率が得られる非水電解液電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、正極集電体の少なくとも片面に多孔性の正極活物質層が形成された正極電極と、負極集電体の少なくとも片面に多孔性の負極活物質層が形成された負極電極とを、多孔性のセパレータを介して積層することによって構成された積層体を備え、非水電解液が前記積層体に含浸された非水電解液電池において、以下のような技術的特徴を有する。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の発明は、前記積層体が、前記正極電極、前記負極電極及び前記セパレータを渦巻状に巻回することによって構成され、かつ前記正極電極における正極活物質層が形成された面に、前記積層体の周縁に開口した溝状の凹部が設けられ、前記溝状の凹部の中心線の少なくとも一部が前記積層体の中心軸に対して傾いた構成をとることを特徴とする。以上のような請求項１記載の発明では、溝状の凹部を通して、非水電解液が積層体の内部に速やかに浸透するため、含浸に要する時間を飛躍的に短くすることが可能となる。また、正極電極、負極電極及びセパレータが渦巻状に巻回されることにより密に積層されるため、非水電解液が含浸される空隙が少なくなるが、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の非水電解液電池において、渦巻状に巻回された前記積層体の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面に関して、前記凹部が対称をなしていることを特徴とする。以上のような請求項２記載の発明では、渦巻状の積層体の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面を境にして、一方の凹部の面積の合計が、他方の凹部の面積の合計と等しくなる。従って、巻回される正極電極、負極電極及びセパレータの張力による伸びが当該面を境にして対称となるので、巻回される位置がずれることはない。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の非水電解液電池において、前記非水電解液はイオン解離性の塩と非水溶媒からなり、前記非水溶媒は、環状カーボネート、環状エステル、テトラメチルスルフォラン、ジメチルスルフォキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミドのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする。以上のような請求項３記載の発明では、他の非水溶媒を用いた非水電解液電池に比べてイオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能となるものの、非水溶媒の粘性が高い。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の非水電解液電池において、前記非水電解液中の前記イオン解離性の塩の濃度が０．５ｍｏｌ／ｌ以上であることを特徴とする。以上のような請求項４記載の発明では、非水電解液中の荷電物質の量が多いため、イオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能であるものの、非水電解液の粘度が上昇する。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の非水電解液電池において、前記正極活物質層の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項５記載の発明では、イオンが正極活物質層から負極活物質層に移動する際の距離が短くなるため、イオンの移動の抵抗を小さくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能であるものの、非水電解液の浸透速度は小さくなる。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の非水電解液電池において、前記正極活物質層の平均気孔径が１０μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項６記載の発明では、充放電反応に寄与する正極活物質層の表面積を大きくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能であるものの、非水電解液の浸透速度は小さくなる。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の非水電解液電池において、前記セパレータの厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項７記載の発明では、セパレータにおけるイオン伝導の抵抗が低く、充放電の電流を大きく取ることが可能である。また、積層体全体の体積に占めるセパレータの体積の割合が少なく、相対的に正極活物質及び負極活物質の体積の割合を多くできるため、充放電の容量を大きく取ることが可能である。そして、セパレータ内への非水電解液の浸透速度については、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項３〜７のいずれか１項に記載の非水電解液電池において、前記セパレータの平均気孔径が１μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項８記載の発明では、セパレータ内に非水電解液を強固に保持してセパレータにおけるイオン伝導度を高く保ち、充放電の電流を大きく取ることが可能である。また、金属等の析出による内部短絡を防ぎ、電池としての寿命を長く保つことが可能となる。そして、セパレータ内への非水電解液の浸透速度については、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［１．実施の形態の構成］
本発明の実施の形態の構成を、図１〜５に従って以下に説明する。なお、図１は、本実施の形態による非水電解液電池の断面図である。すなわち、上部が開口した金属製の円筒形の容器１の内底に、下部絶縁板２が設られている。この容器１内には、正極電極４及び負極電極６をセパレータ５を介して渦巻状に巻回した積層体３が収納されている。積層体３を収納した容器１内には、図中の上方から非水電解液（図示せず）が注入されている。
【００２２】
そして、積層体３の上部には上部絶縁板７が設けられ、容器１の上部開口に正極端子９を有する封口板８がはめ込まれることによって、容器１内が密閉されている。この正極端子９は、正極タブ１０を介して正極電極４に接続されている。また、負極電極６は、負極タブ（図示せず）を介して容器１に接続されており、容器１の底部が負極端子としての役割を果たしている。
【００２３】
［１−１．正極の構成］
正極電極４としては、正極活物質としてのリチウム含有遷移金属酸化物を、導電剤及び結着剤と混合し、薄い金属箔に塗布したものを用いる。正極活物質層の厚さは２００μｍ以下、その平均気孔径は１０μｍ以下とするのが望ましい。
【００２４】
リチウム含有遷移金属酸化物としては、各種のものが使用可能であるが、特に、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム又はこれらの混合物を用いるのが望ましい。導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等が使用可能である。結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエーテルサルフォン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム等が使用可能である。金属箔としては、アルミニウム箔、ニッケル箔、ステンレス箔等が使用可能である。
【００２５】
さらに、正極電極４における正極活物質層を形成した面には、図２に示すように、溝形状に対応した凸部を表面に設けたロールでプレスすることにより、溝状の凹部１１が形成されている。この凹部１１は略Ｖ字形とされていて、その中心線が積層体３の中心軸に対して傾いており、積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面（正極電極の幅方向の中心線）に関して対称となるように構成されている。そして、凹部１１の両端部は、正極電極４の両端辺に達しているため、積層体３の端部において凹部１１の両端部が開口する構成となっている。
【００２６】
さらに、凹部１１においては正極活物質がセパレータ５と接触せず、正極電極４としての作用が弱まるため、凹部１１の溝の幅はできる限り狭い方がよい。一方、非水電解液の含浸速度を速めるためには、溝の幅は広い方がよい。この両者を勘案すると、溝の幅は０．１〜０．５ｍｍ程度が望ましい。溝の深さは、非水電解液の含浸速度を速めるためには深い方がよい。一方、正極電極４の破断を防ぐためには浅い方が望ましい。この両者を勘案すると、正極電極４の厚さの半分程度が適当である。
【００２７】
［１−２．負極の構成］
負極電極６には、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を結着材と混合し、薄い金属箔に塗布したものが用いられる。負極活物質としては、コークス、炭素繊維、黒鉛、メソフェーズピッチ系炭素、熱分解気相炭素物質、樹脂焼成体等の炭素材料、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等のカルコゲン化合物、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等の軽金属が挙げられる。特に、２０００℃以上の温度で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ球状カーボンが、負極の容量を大きくできるので望ましい。
【００２８】
結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース等が使用可能である。金属箔としては、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等が使用可能である。
【００２９】
［１−３．セパレータの構成］
セパレータ５としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等で作られた微多孔性の膜や、これらの繊維で作られた織布又は不織布、あるいはこれらのうち同一材又は異種材による積層物が使用可能である。特に、微多孔性の膜又はその積層物を用いるのが望ましい。この微多孔性の膜の製造方法は、特に限定されない。セパレータ５の厚さは１００μｍ以下、平均気孔径は１μｍであることが望ましい。
【００３０】
［１−４．電解液の組成］
非水電解液に用いる非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状カーボネートや、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル、テトラメチルスルフォラン、ジメチルスルフォキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミドやこれらの誘導体、あるいは上記の非水溶媒のうち２種類以上の混合溶媒が使用可能であり、特に限定されるものではない。さらに、これらの非水溶媒に、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートや、アセトニトリル、酢酸エチル、酢酸メチル、トルエン、キシレン等の非水溶媒を混合し、非水電解液の粘度を下げることも有効である。
【００３１】
またイオン解離性の塩としては、ＬｉＰＦ6 ，ＬｉＢＦ4 ，ＬｉＡｓＦ6 ，ＬｉＣｌＯ4 ，ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ，ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 などが使用可能であり、非水電解液中の塩の濃度は０．５ｍｏｌ／ｌ以上とすることが望ましい。
【００３２】
［２．実施の形態の作用効果］
以上のような本実施の形態の作用効果は以下の通りである。すなわち、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５のうち、非水電解液の含浸に最も時間を要するのが正極電極４であるが、本実施の形態においては、正極電極４に溝状の凹部１１が設けられているので、凹部１１を通して非水電解液が積層体３の内部に速やかに浸透するため、含浸に要する時間を飛躍的に短くすることができ、生産能率を向上させることができる。
【００３３】
また、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５を渦巻状に巻回することによって密に積層されていると、一般に、非水電解液が含浸される空隙が少なくなるが、本実施の形態においては、正極電極４に溝状の凹部１１が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００３４】
また、一般に、渦巻状に構成された積層体３においては、積層体３の巻回時に加えられる張力や、充電・放電に伴う正極活物質及び負極活物質の膨脹・収縮による圧力により、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５に巻回方向の張力が働き、その張力に垂直な方向、すなわち積層体の中心軸に平行な線に沿って正極電極４、負極電極６及びセパレータ５が破断しやすい傾向にある。従って、例えば、溝状の凹部１１が正極電極４に存在すると、そのような張力が働いた場合に凹部１１に応力が集中し、凹部１１を起点として破断が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態においては、凹部１１の中心線は、積層体３の中心軸に対して傾いているので、張力によって正極電極４が破断しやすい方向と異なる。このため、凹部１１への応力集中が生じることはなく、正極電極４の破断を防ぐことが可能となる。
【００３５】
また、一般に、渦巻状に構成された積層体３においては、積層体３の巻回時に、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５に巻回方向の張力を加えるが、仮に溝状の凹部１１が一方向のみに傾いていたり、あるいは渦巻状の積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面を境にして、上方又は下方のいずれか一方の領域における凹部１１の面積の合計が、他方の領域における凹部１１の面積の合計よりも多いような場合、正極電極４の張力による伸びが一様ではなくなり、巻回される位置が徐々にずれていく現象が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態においては、凹部１１は、積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面を境にして対称となるように形成されているので、正極電極４の張力による伸びは均一となり、巻回される位置がずれることはない。
【００３６】
また、電解液の非水溶媒、イオン解離性の塩は、上記のような組成であるため、イオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることができる。一方、電解液の粘性が高くなることによる含浸時間への影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善することができる。
【００３７】
また、イオン解離性の塩の濃度が、０．５ｍｏｌ／ｌ以上であるため、濃度の低い非水電解液を用いた非水電解液電池に比べて、非水電解液中の荷電物質の量が多い。このため、イオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることができる。一方、非水電解液の粘度が上昇することによる含浸時間への影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善することができる。
【００３８】
また、正極活物質層の厚さは、２００μｍ以下であるので、厚い正極活物質層を用いた非水電解液電池に比べて、イオンが正極活物質層から負極活物質層に移動する際の距離が短く、イオンの移動の抵抗を小さくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能となる。一方、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００３９】
また、正極活物質層の平均気孔径が１０μｍ以下のため、平均気孔径が大きな正極活物質層を用いた非水電解液電池に比べて、活物質層の体積が同じでも充放電反応に寄与する正極活物質層の表面積を大きくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能となる。そして、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００４０】
また、セパレータ５の厚さが、１００μｍ以下であるので、厚いセパレータ５を用いた非水電解液電池に比べてセパレータ５におけるイオン伝導の抵抗が低く、充放電の電流を大きく取ることが可能である。また、積層体全体の体積に占めるセパレータ５の体積の割合が少なく、相対的に正極活物質及び負極活物質の体積の割合を多くできるため、充放電の容量を大きく取ることが可能となる。そして、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００４１】
さらに、セパレータ５の平均気孔径が、１μｍ以下であるので、平均気孔径の大きいセパレータ５を用いた非水電解液電池に比べて、セパレータ５内に非水電解液を強固に保持し、セパレータ５におけるイオン伝導度を高く保ち、充放電の電流を大きく取ることが可能となる。また、金属等の析出による内部短絡を防ぎ、電池としての寿命を長く保つことが可能となる。そして、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００４２】
［３．他の実施の形態］
本発明は、上記のような実施の形態に限定されるものではなく、各部材の大きさ、数、形状等は適宜変更可能である。例えば、図１に示すような円筒形の非水電解液電池に限らず、長円筒形の積層体や、正極電極、負極電極及びセパレータを九十九折り状に折り重ねた積層体、あるい正極電極、負極電極及びセパレータを交互に積層した積層体等、様々な形状の非水電解液電池に適用することも可能である。
【００４４】
また、凹部１１は、中心線の少なくとも一部が積層体３の中心軸に対して傾いており、且つ積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面（正極電極の幅方向の中心線）に関して対称となるように構成されていれば、どのような形状でもよい。例えば、図３に示すように鋸状としても、図４に示すように台山形状としても、図５に示すように円弧状としてもよく、様々な形状が考えられる。また、溝の断面形状も、図２〜５に示すような角形の他、Ｖ字形やＵ字形の断面等、様々な形状が考えられる。上記のような様々な種類の積層体３の形状に応じて変形したものを適用することもできる。
【００４５】
さらに、凹部１１の形成方法としては、上述したプレスの他に、アルミニウム箔に正極活物質を塗布する際に、溝となる部分に正極活物質を塗布しないようにすることも可能である。また、塗布後に工具を用いて正極活物質を削り取る等の方法も考えられる。
【００４６】
【実施例】
本発明の代表的な実施例を、比較例との対比によって具体的に説明する。なお、図４は、非水電解液注入からの時間と浸透量の変化との関係を比較したグラフである。
【００４７】
［１．実施例、比較例の構成］
［１−１］実施例
各構成部材は、以下のような条件とした。
【００４８】
（１）正極
正極電極は、正極活物質であるコバルト酸リチウムに対して、導電剤としてアセチレンブラックを５％加えてなるコンパウンドに、ポリビニリデンフルオライドの５％ＤＭＦ溶液を加えて懸濁液とし、これをアルミニウム箔の片面に均一に塗布し乾燥させて作成した。塗膜（正極活物質層）の厚さは０．１２ｍｍである。また、正極活物質層の平均気孔径は１μｍであった。
さらに、正極電極における正極活物質層を形成した面には、図２に示すように、溝形状に対応した凸部を表面に設けたロールでプレスすることにより、溝状の凹部を形成した。
【００４９】
（２）負極
負極電極は、負極活物質としてメソフェーズピッチ系炭素繊維を用い、これにポリビニリデンフルオライドの５％ＤＭＦ溶液を加えて懸濁液とし、これを銅箔の片面に均一に塗布し乾燥させて作成した。塗膜の厚さは０．１４ｍｍである。
【００５０】
（３）セパレータ
セパレータは、厚さ３０μｍ、平均気孔径０．２μｍのポリエチレン製微多孔性膜を用いた。正極電極と負極電極とがセパレータを介さずに直接接触することを防ぐため、セパレータの幅は正極電極及び負極電極の幅に比べて広く作られている。
【００５１】
（４）電解液
非水電解液は、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートの１：２混合溶媒に、イオン解離性の塩としてＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌ溶解させた溶液を用いた。
【００５２】
［１−２］比較例
正極電極に溝状の凹部を設けずに平板のままとした以外は、上記と同様の条件で、積層体を構成した。
【００５３】
［２．実験結果］
以上の条件で作成した実施例の積層体と比較例の積層体とを、それぞれ容器に収納し、この容器に非水電解液を３．５ｇ／Ａｈ注入した後の時間と、浸透量の変化との関係を比較したグラフを、図６に示す。この実験結果から、比較例よりも本実施例の方が、非水電解液が積層体に速やかに含浸することが判明した。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、非水電解液を積層体に速やかに含浸させることができ、優れた生産能率が得られる非水電解液電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非水電解液電池の一つの実施の形態を示す部分断面図である。
【図２】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の他の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の他の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の他の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例と比較例の、非水電解液を注入した後の時間と非水電解液の浸透量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１…容器
２…下部絶縁板
３…積層体
４…正極電極
５…セパレータ
６…負極電極
７…上部絶縁板
８…封口板
９…正極端子
１０…正極タブ
１１…凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極電極、負極電極、及びセパレータが積層構造をなし、非水電解液を含浸してなる非水電解液電池に係り、特に、非水電解液が含浸しやすいように正極電極、負極電極又はセパレータの表面に改良を施した非水電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信機、ノートブック型パソコン、パームトップ型パソコン、一体型ビデオカメラ、ポータブルＣＤ（ＭＤ）プレーヤー、コードレス電話等の電子機器の普及が著しい。このような電子機器は、小形化、軽量化の要請が高いため、特に、その電源として小型で大容量の電池が求められている。
【０００３】
一般的に、これらの電子機器の電源として普及している電池としては、アルカリマンガン電池のような一次電池や、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池が挙げられる。その中でも、例えば、特開昭６２−９０８６３号公報等において提案されているような非水電解液電池が注目されている。この非水電解液電池は、正極活物質にリチウム複合酸化物を用い、負極活物質にリチウム金属若しくはその合金や、リチウムイオンをドーブ・脱ドーブできる炭素質材料を用いた電池であり、小型軽量で単電池電圧が高く、高エネルギー密度を得られることから、優れた電源としての利用が期待されている。
【０００４】
このような非水電解液を用いた二次電池においては、非水電解液のイオン伝導性が低いので、大電流を取り出すためには、水系二次電池に比して正極電極及び負極電極の面積を大きくとる必要がある。このため、電極構造としては、積層体構造が採用されている。この積層体の例としては、薄いシート状の正極電極及び負極電極を、セパレータを介して円筒形や長円筒形の渦巻状（コイル状）に巻回したものがある。他にも、正極電極、負極電極及びセパレータを九十九折り状に折り重ねたり、正極電極、負極電極及びセパレータを交互に積層する等の方法によって構成されたものもある。
【０００５】
このような薄いシート状の正極電極及び負極電極は、一般的に、集電体である金属箔に、正極活物質若しくは負極活物質を含む混合物の層を形成することによって製造されている。そして、通常の非水電解液電池は、上記積層体を、電解液の保持及び電気的絶縁、形状の保持等のために容器に収容し、容器内に非水電解液を注入して、積層体を構成する正極電極、負極電極及びセパレータに非水電解液を含浸させることによって構成されている。
【０００６】
ところで、上記のような非水電解液電池においては、容器に注入された非水電解液が、積層体を構成する正極電極、負極電極及びセパレータに含浸されるまでには、一定の時間を要する。一般には、正極活物質層、負極活物質層やセパレータの平均気孔径が小さいほど、また、その厚さが薄いほど、含浸に要する時間は長くなる。そして、非水電解液の性質の点からは、非水電解液の粘度が高いほど、また、正極及び負極の活物質やセパレータとの親和性が低いほど、含浸に要する時間は長くなると言える。
【０００７】
このように、積層体に対する非水電解液の含浸に要する時間が長いと、生産能率に影響を与えることになるので、実際には、この含浸時間を短くするために、一旦容器の内部を減圧し、非水電解液注入後に大気圧に戻す等の方法が採られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成の非水電解液電池においては、非水電解液の含浸の速度は、積層体を構成する正極電極、負極電極及びセパレータの物性及び形状と、非水電解液の物性との相互の関係によって決まる。このため、これらの関係が一定であれば、容器の内部を減圧する方法を用いても、含浸に要する時間をある程度以下に短くすることはできない。
【０００９】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、非水電解液を積層体に速やかに含浸させることができ、優れた生産能率が得られる非水電解液電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、正極集電体の少なくとも片面に多孔性の正極活物質層が形成された正極電極と、負極集電体の少なくとも片面に多孔性の負極活物質層が形成された負極電極とを、多孔性のセパレータを介して積層することによって構成された積層体を備え、非水電解液が前記積層体に含浸された非水電解液電池において、以下のような技術的特徴を有する。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の発明は、前記積層体が、前記正極電極、前記負極電極及び前記セパレータを渦巻状に巻回することによって構成され、かつ前記正極電極における正極活物質層が形成された面に、前記積層体の周縁に開口した溝状の凹部が設けられ、前記溝状の凹部の中心線の少なくとも一部が前記積層体の中心軸に対して傾いた構成をとることを特徴とする。以上のような請求項１記載の発明では、溝状の凹部を通して、非水電解液が積層体の内部に速やかに浸透するため、含浸に要する時間を飛躍的に短くすることが可能となる。また、正極電極、負極電極及びセパレータが渦巻状に巻回されることにより密に積層されるため、非水電解液が含浸される空隙が少なくなるが、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の非水電解液電池において、渦巻状に巻回された前記積層体の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面に関して、前記凹部が対称をなしていることを特徴とする。以上のような請求項２記載の発明では、渦巻状の積層体の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面を境にして、一方の凹部の面積の合計が、他方の凹部の面積の合計と等しくなる。従って、巻回される正極電極、負極電極及びセパレータの張力による伸びが当該面を境にして対称となるので、巻回される位置がずれることはない。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の非水電解液電池において、前記非水電解液はイオン解離性の塩と非水溶媒からなり、前記非水溶媒は、環状カーボネート、環状エステル、テトラメチルスルフォラン、ジメチルスルフォキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミドのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする。以上のような請求項３記載の発明では、他の非水溶媒を用いた非水電解液電池に比べてイオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能となるものの、非水溶媒の粘性が高い。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の非水電解液電池において、前記非水電解液中の前記イオン解離性の塩の濃度が０．５ｍｏｌ／ｌ以上であることを特徴とする。以上のような請求項４記載の発明では、非水電解液中の荷電物質の量が多いため、イオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能であるものの、非水電解液の粘度が上昇する。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４記載の非水電解液電池において、前記正極活物質層の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項５記載の発明では、イオンが正極活物質層から負極活物質層に移動する際の距離が短くなるため、イオンの移動の抵抗を小さくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能であるものの、非水電解液の浸透速度は小さくなる。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の非水電解液電池において、前記正極活物質層の平均気孔径が１０μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項６記載の発明では、充放電反応に寄与する正極活物質層の表面積を大きくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能であるものの、非水電解液の浸透速度は小さくなる。しかし、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の非水電解液電池において、前記セパレータの厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項７記載の発明では、セパレータにおけるイオン伝導の抵抗が低く、充放電の電流を大きく取ることが可能である。また、積層体全体の体積に占めるセパレータの体積の割合が少なく、相対的に正極活物質及び負極活物質の体積の割合を多くできるため、充放電の容量を大きく取ることが可能である。そして、セパレータ内への非水電解液の浸透速度については、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項３〜７のいずれか１項に記載の非水電解液電池において、前記セパレータの平均気孔径が１μｍ以下であることを特徴とする。以上のような請求項８記載の発明では、セパレータ内に非水電解液を強固に保持してセパレータにおけるイオン伝導度を高く保ち、充放電の電流を大きく取ることが可能である。また、金属等の析出による内部短絡を防ぎ、電池としての寿命を長く保つことが可能となる。そして、セパレータ内への非水電解液の浸透速度については、溝状の凹部が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［１．実施の形態の構成］
本発明の実施の形態の構成を、図１〜５に従って以下に説明する。なお、図１は、本実施の形態による非水電解液電池の断面図である。すなわち、上部が開口した金属製の円筒形の容器１の内底に、下部絶縁板２が設られている。この容器１内には、正極電極４及び負極電極６をセパレータ５を介して渦巻状に巻回した積層体３が収納されている。積層体３を収納した容器１内には、図中の上方から非水電解液（図示せず）が注入されている。
【００２２】
そして、積層体３の上部には上部絶縁板７が設けられ、容器１の上部開口に正極端子９を有する封口板８がはめ込まれることによって、容器１内が密閉されている。この正極端子９は、正極タブ１０を介して正極電極４に接続されている。また、負極電極６は、負極タブ（図示せず）を介して容器１に接続されており、容器１の底部が負極端子としての役割を果たしている。
【００２３】
［１−１．正極の構成］
正極電極４としては、正極活物質としてのリチウム含有遷移金属酸化物を、導電剤及び結着剤と混合し、薄い金属箔に塗布したものを用いる。正極活物質層の厚さは２００μｍ以下、その平均気孔径は１０μｍ以下とするのが望ましい。
【００２４】
リチウム含有遷移金属酸化物としては、各種のものが使用可能であるが、特に、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム又はこれらの混合物を用いるのが望ましい。導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等が使用可能である。結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエーテルサルフォン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム等が使用可能である。金属箔としては、アルミニウム箔、ニッケル箔、ステンレス箔等が使用可能である。
【００２５】
さらに、正極電極４における正極活物質層を形成した面には、図２に示すように、溝形状に対応した凸部を表面に設けたロールでプレスすることにより、溝状の凹部１１が形成されている。この凹部１１は略Ｖ字形とされていて、その中心線が積層体３の中心軸に対して傾いており、積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面（正極電極の幅方向の中心線）に関して対称となるように構成されている。そして、凹部１１の両端部は、正極電極４の両端辺に達しているため、積層体３の端部において凹部１１の両端部が開口する構成となっている。
【００２６】
さらに、凹部１１においては正極活物質がセパレータ５と接触せず、正極電極４としての作用が弱まるため、凹部１１の溝の幅はできる限り狭い方がよい。一方、非水電解液の含浸速度を速めるためには、溝の幅は広い方がよい。この両者を勘案すると、溝の幅は０．１〜０．５ｍｍ程度が望ましい。溝の深さは、非水電解液の含浸速度を速めるためには深い方がよい。一方、正極電極４の破断を防ぐためには浅い方が望ましい。この両者を勘案すると、正極電極４の厚さの半分程度が適当である。
【００２７】
［１−２．負極の構成］
負極電極６には、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を結着材と混合し、薄い金属箔に塗布したものが用いられる。負極活物質としては、コークス、炭素繊維、黒鉛、メソフェーズピッチ系炭素、熱分解気相炭素物質、樹脂焼成体等の炭素材料、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等のカルコゲン化合物、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等の軽金属が挙げられる。特に、２０００℃以上の温度で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ球状カーボンが、負極の容量を大きくできるので望ましい。
【００２８】
結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース等が使用可能である。金属箔としては、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等が使用可能である。
【００２９】
［１−３．セパレータの構成］
セパレータ５としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等で作られた微多孔性の膜や、これらの繊維で作られた織布又は不織布、あるいはこれらのうち同一材又は異種材による積層物が使用可能である。特に、微多孔性の膜又はその積層物を用いるのが望ましい。この微多孔性の膜の製造方法は、特に限定されない。セパレータ５の厚さは１００μｍ以下、平均気孔径は１μｍであることが望ましい。
【００３０】
［１−４．電解液の組成］
非水電解液に用いる非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状カーボネートや、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル、テトラメチルスルフォラン、ジメチルスルフォキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミドやこれらの誘導体、あるいは上記の非水溶媒のうち２種類以上の混合溶媒が使用可能であり、特に限定されるものではない。さらに、これらの非水溶媒に、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートや、アセトニトリル、酢酸エチル、酢酸メチル、トルエン、キシレン等の非水溶媒を混合し、非水電解液の粘度を下げることも有効である。
【００３１】
またイオン解離性の塩としては、ＬｉＰＦ6 ，ＬｉＢＦ4 ，ＬｉＡｓＦ6 ，ＬｉＣｌＯ4 ，ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ，ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 などが使用可能であり、非水電解液中の塩の濃度は０．５ｍｏｌ／ｌ以上とすることが望ましい。
【００３２】
［２．実施の形態の作用効果］
以上のような本実施の形態の作用効果は以下の通りである。すなわち、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５のうち、非水電解液の含浸に最も時間を要するのが正極電極４であるが、本実施の形態においては、正極電極４に溝状の凹部１１が設けられているので、凹部１１を通して非水電解液が積層体３の内部に速やかに浸透するため、含浸に要する時間を飛躍的に短くすることができ、生産能率を向上させることができる。
【００３３】
また、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５を渦巻状に巻回することによって密に積層されていると、一般に、非水電解液が含浸される空隙が少なくなるが、本実施の形態においては、正極電極４に溝状の凹部１１が設けられているので、非水電解液の含浸時間の長時間化を防止できる。
【００３４】
また、一般に、渦巻状に構成された積層体３においては、積層体３の巻回時に加えられる張力や、充電・放電に伴う正極活物質及び負極活物質の膨脹・収縮による圧力により、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５に巻回方向の張力が働き、その張力に垂直な方向、すなわち積層体の中心軸に平行な線に沿って正極電極４、負極電極６及びセパレータ５が破断しやすい傾向にある。従って、例えば、溝状の凹部１１が正極電極４に存在すると、そのような張力が働いた場合に凹部１１に応力が集中し、凹部１１を起点として破断が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態においては、凹部１１の中心線は、積層体３の中心軸に対して傾いているので、張力によって正極電極４が破断しやすい方向と異なる。このため、凹部１１への応力集中が生じることはなく、正極電極４の破断を防ぐことが可能となる。
【００３５】
また、一般に、渦巻状に構成された積層体３においては、積層体３の巻回時に、正極電極４、負極電極６及びセパレータ５に巻回方向の張力を加えるが、仮に溝状の凹部１１が一方向のみに傾いていたり、あるいは渦巻状の積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面を境にして、上方又は下方のいずれか一方の領域における凹部１１の面積の合計が、他方の領域における凹部１１の面積の合計よりも多いような場合、正極電極４の張力による伸びが一様ではなくなり、巻回される位置が徐々にずれていく現象が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態においては、凹部１１は、積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面を境にして対称となるように形成されているので、正極電極４の張力による伸びは均一となり、巻回される位置がずれることはない。
【００３６】
また、電解液の非水溶媒、イオン解離性の塩は、上記のような組成であるため、イオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることができる。一方、電解液の粘性が高くなることによる含浸時間への影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善することができる。
【００３７】
また、イオン解離性の塩の濃度が、０．５ｍｏｌ／ｌ以上であるため、濃度の低い非水電解液を用いた非水電解液電池に比べて、非水電解液中の荷電物質の量が多い。このため、イオン伝導度が高く、充放電の容量及び電流を大きく取ることができる。一方、非水電解液の粘度が上昇することによる含浸時間への影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善することができる。
【００３８】
また、正極活物質層の厚さは、２００μｍ以下であるので、厚い正極活物質層を用いた非水電解液電池に比べて、イオンが正極活物質層から負極活物質層に移動する際の距離が短く、イオンの移動の抵抗を小さくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能となる。一方、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００３９】
また、正極活物質層の平均気孔径が１０μｍ以下のため、平均気孔径が大きな正極活物質層を用いた非水電解液電池に比べて、活物質層の体積が同じでも充放電反応に寄与する正極活物質層の表面積を大きくすることができ、充放電の容量及び電流を大きく取ることが可能となる。そして、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００４０】
また、セパレータ５の厚さが、１００μｍ以下であるので、厚いセパレータ５を用いた非水電解液電池に比べてセパレータ５におけるイオン伝導の抵抗が低く、充放電の電流を大きく取ることが可能である。また、積層体全体の体積に占めるセパレータ５の体積の割合が少なく、相対的に正極活物質及び負極活物質の体積の割合を多くできるため、充放電の容量を大きく取ることが可能となる。そして、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００４１】
さらに、セパレータ５の平均気孔径が、１μｍ以下であるので、平均気孔径の大きいセパレータ５を用いた非水電解液電池に比べて、セパレータ５内に非水電解液を強固に保持し、セパレータ５におけるイオン伝導度を高く保ち、充放電の電流を大きく取ることが可能となる。また、金属等の析出による内部短絡を防ぎ、電池としての寿命を長く保つことが可能となる。そして、非水電解液の浸透速度に与える影響は、正極電極４に設けられた凹部１１によって改善できる。
【００４２】
［３．他の実施の形態］
本発明は、上記のような実施の形態に限定されるものではなく、各部材の大きさ、数、形状等は適宜変更可能である。例えば、図１に示すような円筒形の非水電解液電池に限らず、長円筒形の積層体や、正極電極、負極電極及びセパレータを九十九折り状に折り重ねた積層体、あるい正極電極、負極電極及びセパレータを交互に積層した積層体等、様々な形状の非水電解液電池に適用することも可能である。
【００４４】
また、凹部１１は、中心線の少なくとも一部が積層体３の中心軸に対して傾いており、且つ積層体３の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面（正極電極の幅方向の中心線）に関して対称となるように構成されていれば、どのような形状でもよい。例えば、図３に示すように鋸状としても、図４に示すように台山形状としても、図５に示すように円弧状としてもよく、様々な形状が考えられる。また、溝の断面形状も、図２〜５に示すような角形の他、Ｖ字形やＵ字形の断面等、様々な形状が考えられる。上記のような様々な種類の積層体３の形状に応じて変形したものを適用することもできる。
【００４５】
さらに、凹部１１の形成方法としては、上述したプレスの他に、アルミニウム箔に正極活物質を塗布する際に、溝となる部分に正極活物質を塗布しないようにすることも可能である。また、塗布後に工具を用いて正極活物質を削り取る等の方法も考えられる。
【００４６】
【実施例】
本発明の代表的な実施例を、比較例との対比によって具体的に説明する。なお、図４は、非水電解液注入からの時間と浸透量の変化との関係を比較したグラフである。
【００４７】
［１．実施例、比較例の構成］
［１−１］実施例
各構成部材は、以下のような条件とした。
【００４８】
（１）正極
正極電極は、正極活物質であるコバルト酸リチウムに対して、導電剤としてアセチレンブラックを５％加えてなるコンパウンドに、ポリビニリデンフルオライドの５％ＤＭＦ溶液を加えて懸濁液とし、これをアルミニウム箔の片面に均一に塗布し乾燥させて作成した。塗膜（正極活物質層）の厚さは０．１２ｍｍである。また、正極活物質層の平均気孔径は１μｍであった。
さらに、正極電極における正極活物質層を形成した面には、図２に示すように、溝形状に対応した凸部を表面に設けたロールでプレスすることにより、溝状の凹部を形成した。
【００４９】
（２）負極
負極電極は、負極活物質としてメソフェーズピッチ系炭素繊維を用い、これにポリビニリデンフルオライドの５％ＤＭＦ溶液を加えて懸濁液とし、これを銅箔の片面に均一に塗布し乾燥させて作成した。塗膜の厚さは０．１４ｍｍである。
【００５０】
（３）セパレータ
セパレータは、厚さ３０μｍ、平均気孔径０．２μｍのポリエチレン製微多孔性膜を用いた。正極電極と負極電極とがセパレータを介さずに直接接触することを防ぐため、セパレータの幅は正極電極及び負極電極の幅に比べて広く作られている。
【００５１】
（４）電解液
非水電解液は、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートの１：２混合溶媒に、イオン解離性の塩としてＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌ溶解させた溶液を用いた。
【００５２】
［１−２］比較例
正極電極に溝状の凹部を設けずに平板のままとした以外は、上記と同様の条件で、積層体を構成した。
【００５３】
［２．実験結果］
以上の条件で作成した実施例の積層体と比較例の積層体とを、それぞれ容器に収納し、この容器に非水電解液を３．５ｇ／Ａｈ注入した後の時間と、浸透量の変化との関係を比較したグラフを、図６に示す。この実験結果から、比較例よりも本実施例の方が、非水電解液が積層体に速やかに含浸することが判明した。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、非水電解液を積層体に速やかに含浸させることができ、優れた生産能率が得られる非水電解液電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非水電解液電池の一つの実施の形態を示す部分断面図である。
【図２】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の他の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の他の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の非水電解液電池の実施の形態における正極電極の他の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例と比較例の、非水電解液を注入した後の時間と非水電解液の浸透量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１…容器
２…下部絶縁板
３…積層体
４…正極電極
５…セパレータ
６…負極電極
７…上部絶縁板
８…封口板
９…正極端子
１０…正極タブ
１１…凹部
Claims (8)
- 正極集電体の少なくとも片面に多孔性の正極活物質層が形成された正極電極と、負極集電体の少なくとも片面に多孔性の負極活物質層が形成された負極電極とを、多孔性のセパレータを介して積層することによって構成された積層体を備え、非水電解液が前記積層体に含浸された非水電解液電池において、
前記積層体が、前記正極電極、前記負極電極及び前記セパレータを渦巻状に巻回することによって構成され、
かつ前記正極電極における正極活物質層が形成された面に、前記積層体の周縁に開口した溝状の凹部が設けられ、
前記溝状の凹部の中心線の少なくとも一部が前記積層体の中心軸に対して傾いた構成をとることを特徴とする非水電解液電池。 - 渦巻状に巻回された前記積層体の中心軸の中点を通り当該中心軸に垂直な面に関して、前記凹部が対称をなしていることを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
- 前記非水電解液はイオン解離性の塩と非水溶媒からなり、前記非水溶媒は、環状カーボネート、環状エステル、テトラメチルスルフォラン、ジメチルスルフォキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミドのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の非水電解液電池。
- 前記非水電解液中の前記イオン解離性の塩の濃度が０．５ｍｏｌ／ｌ以上であることを特徴とする請求項３記載の非水電解液電池。
- 前記正極活物質層の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の非水電解液電池。
- 前記正極活物質層の平均気孔径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の非水電解液電池。
- 前記セパレータの厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の非水電解液電池。
- 前記セパレータの平均気孔径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の非水電解液電池。
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