JP4824177B2

JP4824177B2 - 非水電解質二次電池およびその製造法

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Publication number: JP4824177B2
Application number: JP2001012339A
Authority: JP
Inventors: 剛史八尾; 善樹大澤; 庄一郎渡邊; 優 ▲高▼木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: JP2002216853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極板と負極板を、セパレータを介して巻回した渦巻状の極板群を備えた非水電解質二次電池およびその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶ機器やパソコン等、電子機器のコードレス化やポータブル化に伴って、非水電解質を備える高エネルギー密度のリチウム二次電池が多く採用されている。これら実用下にある非水電解質リチウム二次電池では、負極にはリチウムを吸蔵、放出して低い電位を示す活物質材料として、黒鉛や非晶質の炭素等が用いられる。また、正極にはリチウムを吸蔵、放出して高い電位を示す多くのリチウム含有遷移金属化合物等が活物質材料として用いられている。なかでもＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等は、４Ｖ級の高い動作電圧を安定して示す材料の一つとして重要視されている。
【０００３】
活物質材料は一般にアセチレンブラックやカーボンブラックのような導電性材料や高分子のフィラー等と必要に応じて混合される。そこへ、結着剤や粘度調整剤を添加することによりスラリー状の合剤が得られる。これを金属の箔、メッシュもしくはラス板またはパンチングメタルなどの集電体に塗布して乾燥し、プレスして必要な形状に裁断することにより、極板が得られる。
【０００４】
非水電解質は、ＬｉＰＦ₆やＬｉＢＦ₄のようなリチウム塩をエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルのような有機溶媒に溶解した有機電解液が多用される。また、有機電解液を高分子材料のマトリックスに包含させて流動しないゲル状にしたポリマー電解質、あるいは固体の内部をリチウムイオンが移動する固体電解質なども知られている。
【０００５】
正極板と負極板の間にポリプロピレン、ポリエチレンなどの絶縁材料からなる多孔体がセパレータとして配置される。ただし、電解質がポリマー電解質や固体電解質の場合は、正極と負極の間に配置される電解質がセパレータとして機能することもある。
【０００６】
非水電解質はイオンの移動速度が水溶液に比べて遅いため、実用的な充放電特性を得るためには、正極板と負極板の対向面積を大きくする必要がある。また、極板間の距離をできるだけ短くする必要もある。そこで、薄い帯状の正極と負極の間に薄い帯状のセパレータ、あるいはポリマー電解質や固体電解質を介在させ、巻回して、渦巻状の極板群を得、電池ケースに収納する製造法が採用されている。
【０００７】
極板群を外装材に収納して電池を構成する方式には、金属や樹脂製の円筒形または角形の電池ケースに極板群を挿入する伝統的な方式と、フイルム状またはチューブ状の材料を用いて、端子を導出した状態で極板群を包むフイルムパッケージ方式が多く用いられている。
【０００８】
前者では、極板群をケースに挿入後、必要に応じて有機電解液を注入し、外部端子と安全弁を有する封口板を用いてケースを封口することが多い。
後者のフイルムパッケージ方式は、流動しないポリマー電解質や固体電解質を用いる薄型電池に多用されている。
【０００９】
フイルムパッケージ方式の外装材には、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂のフィルム、特開２０００−２７７０６４号公報に示されるような少なくとも一面に樹脂層が形成された金属箔が採用されることが多い。後者の材料は樹脂フィルムと金属箔とのラミネーションにより得ることができる。フイルムパッケージ方式では、一般に端子を外部に導出させた状態で極板群を包囲し、密封する。
フイルムパッケージ方式の一例が特開２０００−５８０１４号公報に示されている。ここではフイルム状外装材として内面に樹脂層のない金属箔を用い、外装材の内面と極板とを接触させ、外装材の内壁をそれと接触する極板の外部端子としている。
【００１０】
非水電解質電池は一般にエネルギー密度が重要視される電池である。したがって、電池を使用する様々な機器に応じて、電池の寸法や形状を設計できることが、電池の実用性に大きな影響を与える。
電池の形状には、円筒形および断面が矩形もしくは長楕円形の角型もしくは扁平形がある。後者の場合、極板を扁平状に巻回したり、円筒状に巻回された極板群を所定の厚さに圧縮して扁平状にしたりする。電池の厚さを削減するために、扁平状の極板群に対してフイルムパッケージ方式が採用されることも多い。
電池の体積や寸法は、極板群の体積や寸法に左右される。したがって極板群は、できる限り内寸が小さく、強く緊縛された状態でケース内に収納される必要がある。
【００１１】
しかしながら、極板群の最外周を構成する極板の末端部がほどけて、ケースへの挿入が完了するまで緊縛状態を保つことができない場合がある。また、極板群をケースに挿入する際に極板群の最外周がケースの内壁と摩擦し、極板やセパレータが変形する場合がある。極板群が破損したり、緊縛状態にひずみが生じたりすると、得られる電池の形状が変形したり、内部短絡の原因を誘発したりする。これらを避けるためには極板群の最外周の末端部をしっかりと固定する必要がある。
【００１２】
しかし、従来、極板群最外周の末端部を強固に固定し、極板群を正常な状態に保ち、製造工程の信頼性を高めるという配慮が不十分であった。
例えば特開平１０−２４１３７５号公報には、極板群の最外周の外面に集電体の露出部を設け、これを電池ケースの内面と接触させてケースを外部端子として利用する構成が開示されている。また、同公報には、鉄やステンレス鋼を外装材として用いる場合、極板群の最外周が負極になるように構成すること、アルミニウム、アルミニウム合金を外装材といて用いる場合、極板群の最外周が正極になるように構成することが示されている。しかし、極板群の固定については極板群の最外周をテープで固定する構成が示されているにすぎない。
最外周をテープで固定する程度では、極板群の挿入時の摩擦で容易に固定部が破損するものと思われる。さらに最外周とケースとの間に絶縁性のテープが存在すると、最外周の集電体露出部とケースとの接触が阻害されたり、電池の幅が増してしまう。特に、フィルムパッケージ方式の薄型電池においては、固定用テープの存在が電池の厚さに与える影響は大きい。
【００１３】
また、特開平１０−５０２７２号公報、特開平６−１６３０２５号公報には、円筒状に巻回され、加圧された断面が長楕円形の渦巻状極板群を、断面が矩形の電池ケースに挿入する構成が示されている。ここでは極板群の最外周が正極で構成されており、極板群はアルミニウム製の電池ケースに挿入されている。また、最外周に位置する正極の末端部において正極合剤を脱落させて、芯体である集電体の一部を露出させている。そして、集電体の露出部と電池ケースの内壁とを接触させることにより、正極のタブリードが省略されている。しかしながら、極板群がどのように固定されているかについては示されていない。
【００１４】
特開平６−１５０９７２には、扁平状の極板群の最外周をセパレータで固定してケースに挿入することが記載されているが、極板を固定することについての記載はない。強度の弱いセパレータを固定材とする上記構成は、挿入時の摩擦に堪えることは困難と思われる。
【００１５】
特開平１０−２２８８８号公報には、同じく扁平状の極板群を断面が矩形の電池ケースに挿入する構成が示されている。ここでは極板群の最外周が負極で構成されており、極板群はアルミニウム以外の金属で被覆されたアルミニウムまたはアルミニウム合金の電池ケースに挿入されている。しかしながら極板群の固定については言及されていない。
【００１６】
上記のように、従来技術では、極板群最外周の末端部の固定については軟弱なセパレータをテープで固定する程度の方法しか開示されていないのが現状である。従来技術にはコンパクトかつ効果的に極板群を固定する技術は見い出されない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、寸法が小さく、ケースへの収納効率が高く、コンパクトに固定された極板群を実現し、コンパクトな電池設計を可能にすることを目的とする。また、本発明は、極板群が電池ケースに挿入される際の摩擦を軽減することを目的とする。さらに、本発明は、極板群の外面とケース内壁との間の接触を阻害する要素を排除し、信頼性の高い非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、正極と負極とをセパレータを介して巻回した渦巻状の極板群を備え、その極板群は、最外周を構成する極板の少なくとも最外周末端部近傍に集電体が露出する部位を備え、さらにその集電体露出部の内面が対面する一回り内側の同極性の極板の外面に集電体が露出する部位を備え、前記末端部近傍の集電体露出部内面と前記一回り内側の同極性の極板の集電体露出部とが溶接または接着剤を使用した接着により接合され、固定された構成を有する非水電解質二次電池およびその製造法に関する。
【００１９】
すなわち、本発明は、それぞれ電極合剤およびそれを支持する集電体からなる第１の極板および第２の極板、ならびに前記第１の極板と第２の極板との間に介在するセパレータからなり、前記第１の極板、セパレータおよび第２の極板は、第１の極板が第２の極板の外側に配されるように渦巻状に巻回されている極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記極板群の最外周に位置する第１の極板の末端部は、前記セパレータの末端部および前記第２の極板の末端部上を通り越えて一回り内側の第１の極板上に位置し、前記第１の極板の末端部近傍の内面およびそこと対面する第１の極板の外面には、第１の極板の集電体が露出しており、その露出部同士が互いに溶接または接着剤を使用した接着により接合されている非水電解質二次電池に関する。
【００２０】
本発明は、また、前記第１の極板の末端部近傍の外面にも、第１の極板の集電体が露出している非水電解質二次電池、および前記極板群の最外周の外面全体に第１の極板の集電体が露出している非水電解質二次電池に関する。
ここで、前記第１の極板が負極板の場合、本発明の非水電解質二次電池は、鉄もしくは鉄合金からなる電池ケース、または鉄もしくは鉄合金からなり内面にニッケルメッキを有する電池ケースを有し、前記極板群の最外周に位置する第１の極板、すなわち負極の外面の集電体露出部が前記電池ケースと電気的に接続されていることが好ましい。
また、前記第１の極板が正極板の場合、本発明の非水電解質二次電池は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電池ケースを有し、前記極板群の最外周に位置する第１の極板、すなわち正極の外面の集電体露出部が前記電池ケースと電気的に接続されていることが好ましい。
【００２１】
本発明は、また、前記第１の極板の末端部近傍の一部が切除されている非水電解質二次電池に関する。ここで、前記第１の極板の末端部近傍は、窓部を有する枠状に形成されていることが好ましい。
本発明は、また、前記第１の極板の末端部近傍の幅が、他の部位より狭くなっている非水電解質二次電池に関する。
本発明は、また、前記第１の極板の末端部近傍の内面およびそこと対面する第１の極板の外面の集電体の露出部が、リードを挟んで互いに溶接により接合されている非水電解質二次電池に関する。
【００２２】
本発明は、また、前記極板群が、それに接続された端子が導出された状態で、樹脂フィルムまたは少なくとも一方の面に樹脂層を有する金属箔からなる外装体により密封されている非水電解質二次電池に関する。ここで、前記金属箔は、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、鉄箔、鉄合金箔またはニッケルメッキを有する鉄箔であることが好ましい。
【００２３】
本発明は、さらに、帯状集電体に電極合剤を支持させることにより第１の極板を得る工程であって、少なくとも一方の末端部近傍の両面および前記末端部から一定距離を置いた位置の片面に集電体の露出部が残るように前記帯状集電体に電極合剤を塗布する工程、別の帯状集電体に別の電極合剤を支持させることにより第２の極板を得る工程、前記第１の極板と第２の極板との間にセパレータを介在させて、第１の極板が第２の極板の外側に配されるように、かつ、最外周に前記一方の末端部近傍の集電体露出部が位置し、その露出部がセパレータの末端部および第２の極板の末端部上を通り越えて前記末端部から一定距離を置いた位置の集電体露出部上に位置するように渦巻状に巻回することにより、極板群を得る工程、および対面する集電体の露出部同士を互いに溶接または接着剤を使用した接着により接合する工程を有する非水電解質二次電池の製造法に関する。
【００２４】
ここで、対面する集電体の露出部の接合は、スポット溶接、超音波溶接またはレーザ溶接により行うことが好ましい。あるいは、対面する集電体の露出部の接合は、ゴム成分またはシアノアクリレート基を有する成分を含有する接着剤により行うことが好ましい。
【００２５】
本発明は、さらに、対面する集電体の露出部を互いに接合する工程が、前記露出部の少なくとも一方に接着剤を塗布し、露出部同士を貼り合わせ、７０〜１００℃で加熱しながら加圧する工程である非水電解質二次電池の製造法に関する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記のごとく、極板群の最外周を構成する極板の少なくとも末端部近傍の集電体露出部で、対面する集電体同士が溶接または接着剤を使用した接着により接合された構成を有する。すなわち、極板群の最外周には、電池機能を阻害する絶縁材料を用いないので、寸法と収納効率の損失がない。
【００２７】
極板群は強固に固定されているので、極板群が緩むことはなく、ケースへの挿入に伴う強い摩擦力に対しても、定められた形状が損なわれる危険性はなくなる。したがって、従来のテープによる固定等に比べ、製造工程の作業性は顕著に向上する。
【００２８】
極板の破損、破損部の巻き込みやせり上がり、ならびに挿入された極板群のゆがみやひずみが発生する危険性も激減する。その結果、微小短絡も減少する。さらに固定は対面する集電体露出部間で行なわれるので、最外周の極板の集電体とケースの内壁との間を接触させ、ケースを外部端子に利用する電池構成では、上記接触を妨げるものがなく、内部抵抗は極めて低くなる。
【００２９】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る扁平形の非水電解質二次電池が有する極板群の横断面図である。図１に示す極板群１は、その最外周を構成する極板２、極板２の対極３、ならびに極板２と３との間に介在するセパレータ４から構成されている。
【００３０】
図２は、図１に示した極板群１を構成する極板２の末端部２ａを含む一部の構造を示しており、実施の形態１に係る極板群の最外周外面に対応する第１の極板の上面図（ａ）およびそのＩ−Ｉ線における断面図（ｂ）である。極板２の末端部近傍の両面には活物質を含む合剤層６を有さない集電体露出部７および８が設けられており、露出部８が対面することとなる１回り内側の同極板の位置には、同じく集電体露出部９が設けられている。
【００３１】
図１において、極板２の末端部２ａは、対極３の末端部３ａおよびセパレータ４の末端部４ａをこえて、極板群の１回り内側を構成する同極板上に張り出している。末端部２ａの内側の集電体露出部８は対面する露出部９と接合される。露出部８と９との接合は、溶接、接着剤などによって行われる。集電体露出部の接合は、必ずしも極板の幅全体で行う必要はない。対面する露出部の一部が強固に接合されていればよい。
【００３２】
実施の形態２
図３は、本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池が有する極板群１の最外周末端部２ａを固定していない状態の斜視図である。図３は合剤層を有する極板２の外面または両面に合剤層を有さない集電体露出部７を長く設け、その集電体露出部７を１回り以上周回させた状態であり、結果として最外周の外面全体で集電体が露出している。集電体露出部７の末端部は、セパレータ４の末端部４ａを越えて、１回り内側の集電体露出部と対面させて固定される。極板２の対極には、巻回する前に、予めタブリード１２を接続しておくことが好ましい。
【００３３】
このような構成は、第２の極板と対向せず、容量に寄与しない第１の極板の合剤を削減できる。また、テープやセパレータなどを用いて最外周で極板の末端部を固定する場合に比べて、極板群の挿入時における極板群と電池ケースとの間の抵抗が極めて小さく、作業性が改善される。また、極板群の最外周外面と電池ケース内面との間にテープやセパレータが存在しないので、内部抵抗の小さな電池を得ることができる。また、極板群に不均一な圧力がかかることがないので、電池の信頼性を高く維持できる。
【００３４】
図４は、実施の形態２に係る極板群１の最外周外面に対応する第１の極板２の上面図（ａ）およびそのII−II線における断面図（ｂ）である。この極板は、その末端部から極板群の最外周に対応する範囲よりも広い範囲にわたって、外側となる片面に合剤層を有さない集電体露出部７を有する。また、極板２の内側の集電体露出部８もできるだけ広くすることが好ましい。このような極板では、対極に対面しない部位の活物質を省略することができる。また、集電体露出部の接合の作業性も向上する。
【００３５】
図５は、実施の形態２に係る別の極板群１の最外周外面に対応する第１の極板の上面図（ａ）およびそのIII−III線における断面図（ｂ）である。この極板は、その末端部から極板群の最外周に対応する範囲よりも広い範囲にわたって両面に合剤層を有さない集電体露出部７および８を有する。このような極板は作製が容易であり、活物質も無駄にならない。
【００３６】
実施の形態３
図６は、本発明の実施の形態３に係る非水電解質二次電池が有する極板群１の最外周末端部２ａを固定していない状態の斜視図である。また、図７は、実施の形態３に係る極板群の最外周に対応する第１の極板２の上面図（ａ）およびそのIV−IV線における断面図（ｂ）である。図７に示す極板は、図５に示す極板の集電体露出部を枠状に切削し、窓部１０を形成したものである。このような極板を用い、枠部分に沿って露出部を接合すれば、極板群の固定が一層強固となり、しかも軽量な電池を得ることができる。
【００３７】
実施の形態４
図８は本発明の実施の形態４に係る非水電解質二次電池が有する極板群１の斜視図である。この極板群はタブリード１１を有する。この極板群を用いれば、極板群外面の集電体露出部と電池ケース内面との電気的接合に加えてリード１１による接合が可能であり、電池の信頼性を確実にすることができる。タブリード１１は、集電体の露出部７に後付けしてもよく、予め極板の集電体露出部７に溶接しておいてもよい。また、極板群を固定するための集電体露出部７と８との溶接と同時にタブリードの溶接を実施すれば、作業工程を低減することができる。タブリードは極板群の最外周の集電体露出部のどの部分に設けてもよい。例えば極板末端部の集電体露出部の外側または内側にタブリードを設けることができる。
【００３８】
次に、上記極板群の製造法について説明する。
本発明の集電体露出部が対向する構造は、極板群の形成工程のいずれかの時点で該当する位置の合剤層を除去することによっても得ることができるが、図２、４、５および７に示したように、予め対面することになる集電体露出部を極板に形成しておくことが好ましい。なかでも図４および５に示したような露出部を形成することが、極板の作製が容易であること、集電体露出部の位置合わせが容易であることなどから、製造面での利点が多い。
【００３９】
極板に集電体露出部を設けるには、活物質を含む合剤を塗布した後に合剤を除去する方法、集電体の所定の位置をテープなどでマスキングしてから合剤を塗布し、その後にテープを除去する方法、合剤を塗布するノズルの位置を調節する方法などが有効である。
【００４０】
集電体が極板群の外面に露出している場合、極板群の外部からスポット溶接、超音波溶接、レーザー溶接などによる露出部の強固な接合が可能である。接合は、極板の末端部近傍に限らず、集電体露出部が対面する任意の位置で行うことができる。極板群の最外周の集電体の一部を任意の形状に打ち抜いて窓部を設け、窓部の縁の部分を溶接すると一層強固な接合が可能である。
接合面には剥離したり崩れたりしやすい合剤層が存在しないので、接合面に接着剤を付与して接合してもよい。接着剤としては、熱硬化性接着剤、ゴム成分を含む接着剤、シアノアクリレート基を有する成分を含む速硬化性接着剤を用いることが好ましい。接着剤の硬化に時間を要する場合は、７０〜１００℃に加熱しながら数秒間接合部を加圧することが有効である。どのような接合法を採用しても、極板群の周囲には、最外周外面とケース内面との接触を妨げたり、極板群に歪みを生じさせるおそれのある絶縁性のテープのような材料が存在しないので、電池の信頼性が損なわれることはない。
【００４１】
上記のように本発明の電池は、内部抵抗のばらつきを伴わずに極板群の最外周の集電体露出部をケース内面に接触させることができるので、ケースを外部端子として有効利用できる。具体的には、最外周が負極板であり、ケースが鉄、鉄合金などの電池ケースである場合、最外周が正極板であり、ケースがアルミニウム、アルミニウム合金などの電池ケースである場合に、本発明は特に有効である。なお、鉄、鉄合金のケース内面には、ニッケルメッキを設けることが好ましい。
【００４２】
本発明は、極板群の固定方法を改善した点に最大の特徴を有する。従って、電池ケースがフイルム材料やチューブ材料からなるフイルムパッケージ方式の電池にも本発明を適用できる。フイルムパッケージ方式の電池は、厚さ、寸法の低減が重要視されるため、コンパクトな極板群を用いる本発明の構成は有効である。
フイルム材料、チューブ材料としては、少なくとも一方の面に樹脂層を設けた金属箔が好ましい。ここで金属箔としては、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、鉄箔、鉄合金箔、またはそれらにニッケルメッキを施したものが好ましい。樹脂層はポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂からなることが好ましい。樹脂層は金属箔の少なくとも一方の面に形成されていればよい。
本発明の固定構造を適用する限りにおいて、フイルム材料の種類やその構成、パッケージの仕方、電池の形状等、フイルムパッケージ方式に関する諸条件は任意である。公知の技術は全て本発明に適用することができる。
【００４３】
本発明の固定構造を適用する限り、最外周極板の極性、合剤中の活物質や添加剤の量および種類、集電体、非水電解質およびセパレータの形態および種類、電池ケースの材質および形状等により、本発明が限定されることはない。
【００４４】
【実施例】
以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
《実施例１》
正極活物質としてのコバルト酸リチウム、導電剤としてのアセチレンブラック、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースを重量比１００：３：７：２で混合し、水を分散媒とするスラリー状の正極合剤を得た。
【００４５】
正極の集電体としてはアルミニウム箔（厚さ２０μｍ、幅４２ｍｍ）を用いた。集電体の露出部となる部分を樹脂製のテープでマスキングした後、正極合剤を集電体の両面に塗布し、正極シートを得た。正極シートは樹脂製のテープを除去した後、乾燥し、厚さ１５０μｍにプレスし、所定の形状（長さ４７０ｍｍ、幅４２ｍｍ）に裁断し、図４に示すような正極板を得た。正極板の一方の面には端部から１１０ｍｍの長さにわたって集電体の露出部を設け、他方の面には端部から４０ｍｍの長さにわたって集電体の露出部を設けた。この正極板を極板群の最外周を構成する極板として用いれば、少なくとも極板群の外面全体に正極集電体の露出部を設けることができる。
【００４６】
活物質としての黒鉛化メソカーボンマイクロビーズ、結着剤としてのスチレン−ブタジエンゴム、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースを重量比１００：２：１で混合し、水を分散媒とするスラリー状の負極合剤を得た。
負極集電体としては銅箔（厚さ１０μｍ、幅４４ｍｍ）を用いた。負極集電体の両面に負極合剤を塗布し、負極シートを得た。負極シートは、乾燥し、厚さ１４０μｍにプレスし、所定の形状（長さ４５０ｍｍ、幅４４ｍｍ）に裁断して負極板を得た。負極板の所定の箇所にはニッケル製のタブリードを超音波で溶接した。
【００４７】
得られた正極板と負極板を、長さ５００ｍｍのポリエチレン製微多孔膜であるセパレータを介して、長さ１１０ｍｍの正極集電体の露出部が最外周の外面となるように巻回し、最外周の端部が固定されていない状態の図３に示すような極板群Ｓを得た。極板群Ｓは、幅３２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、高さ４６ｍｍであり、その最外周外面全体に正極集電体の露出部を有する。また、正極板は、極板群Ｓの最外周端部近傍において、セパレータおよび負極板の端部をこえて張り出し、張り出した部位の内面、その部位と対面する同極板の外面には、正極集電体が露出している。
【００４８】
正極集電体の露出部には、厚さ０．２ｍｍのタブリードを溶接した。そして、端部近傍の集電体露出部の内面と、その部位と対面する集電体露出部との間にイソブチルゴムを付与し、硬化させ、最外周が固定された極板群を得た。
【００４９】
得られた極板群は、側面から１０ｋｇｆの圧力を加え、さらに扁平状にした。そして、外寸が幅３４ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚さ３ｍｍであり、内寸の厚さが２．１ｍｍのアルミニウム製の角型ケースに極板群を挿入した。
【００５０】
極板群をケースに挿入後、非水電解質を注入した。非水電解質は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１：１の割合で混合した溶媒に、六フッ化燐酸リチウムを１．０ｍｏｌ／リットルの割合で溶解したものである。正極のタブリードはケースの内壁に接続した。負極のタブリードは外部端子と安全弁を有する封口板に接続した。そして、封口板でケースを封口して非水電解質二次電池を完成した。
【００５１】
《比較例１》
極板群Ｓの最外周をイソブチルゴムで固定せずに、厚さ０．１ｍｍの接着剤を有するテープを極板群Ｓの最外周に貼り付けた。それ以外は、実施例１と同様に非水電解質二次電池を組み立てた。ただし、ケースの外寸の厚さを３．２ｍｍ、内寸の厚さを２．３ｍｍとした。
【００５２】
《実施例２》
正極板にはタブリードを設けなかったこと以外、実施例Ａと同様に非水電解質二次電池を組み立てた。ただし、ケースの外寸の厚さを２．８ｍｍ、内寸の厚さを１．９ｍｍとした。
【００５３】
《実施例３》
イソブチルゴムを、９０℃で加熱し、６００ｋｇｆの荷重を加えながら硬化させたこと以外、実施例１と同様に非水電解質二次電池を組み立てた。
【００５４】
《実施例４》
正極板用のタブリードを極板群Ｓの最外周の集電体露出部に配し、極板群の最外周外面側から超音波を用いてリードの溶接および対面する集電体露出部間の溶接を同時に行なった。それ以外は、実施例１と実施例１と同様に非水電解質二次電池を組み立てた。
【００５５】
表１に実施例１〜４および比較例１で得られた扁平状の極板群の厚さ、および電池の外寸の厚さをまとめて示す。
【００５６】
【表１】

【００５７】
実施例１と比較例１の対比から明らかな様に、同じ極板を用い、同様の極板構成であっても、極板群の最外周外面にテープを配する場合、テープの厚さ分だけ極板群の最終的な厚さが増大することがわかる。また、テープの剥がれやズレを防ぐためには、内寸の厚さが大きなケースが必要になると考えられる。一方、本発明の実施例の電池はいずれも比較例の電池に比べて厚さが抑えられている。実施例２と他の実施例の電池との比較からは、タブリードを省略すれば、電池を一層薄くできることがわかる。
【００５８】
本発明には、極板群をケースに挿入する時の作業性と信頼性が向上するという効果もある。すなわち、最外周外面にテープを有する極板群をケースに圧入すると、テープとケース内壁との摩擦でテープがめくれ上がり、電池に異常な膨らみを生じたり、極板の一部を破損したり、内部短絡を生じたりする可能性がある。これらのトラブルは極板群のケースへの挿入速度が増すに伴い増大する。一方、本発明の電池はこれらのトラブルを生じない。
【００５９】
次に、電池特性について述べる。
（ｉ）放電容量
表２は実施例１の電池と実施例２の電池を２０℃で０．２Ｃ、１Ｃおよび２Ｃの電流値でそれぞれ放電した時の放電容量を示している。ただし、放電容量は実施例１の電池を０．２Ｃの電流値で放電したときの容量を１００とする相対値で示した。
【００６０】
【表２】

【００６１】
表２において、集電体露出部と電池ケース内面との接触による導通だけを有し、最外周の極板にタブリードを有さないする実施例２の電池は、２Ｃ放電では若干低い容量を示したものの、１Ｃ放電と０．２Ｃ放電では、タブリードを有する実施例１の電池と遜色のない特性を示している。また、高率放電特性を向上させるにはタブリードを用いることが有効と考えられる。
【００６２】
比較例１の電池においてタブリードを省略した電池の作製を試みたが、特性がバラツキ、実用的な容量が得られなかった。これは、集電体露出部と電池ケース内面との接触による導通が、極板群の最外周に付されたテープにより阻害されたためと考えられる。
【００６３】
（ii）容量維持率
２０℃で１Ｃの電流値で実施例１、３および４の電池の充放電を５００回繰り返した。そして、初回に得られた放電容量に対する５００回目に得られた放電容量の比率を１００分率で求めた。結果を表３に示す。
【００６４】
【表３】

【００６５】
表３に示すように、いずれの電池も高い容量維持率を示している。このことは極板群の最外周端部を対面する集電体露出部間を接合して固定した電池は高い信頼性を備えることを示すものである。なかでも実施例３と４の電池が優れた結果を示している。これは、極板群の接合部が強固な程、ケースへの挿入時に極板群に不均一な圧力がかかりにくく、その結果、局部的なデンドライトの析出が抑制されるためと考えられる。
【００６６】
本発明の効果は、上記実施例で示した接着剤の他、ゴム系やシアノアクリレート系などの接着剤を適用しても同様に得られると考えられる。また、超音波溶接の他、レーザ溶接、スポット溶接などを適用しても同様である。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、非水電解質二次電池の製造工程において、極板群をケースに挿入する際の作業性が改善される。また、従来よりもコンパクトかつ信頼性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る扁平形の非水電解質二次電池が有する極板群の横断面図である。
【図２】実施の形態１に係る極板群の最外周外面に対応する第１の極板の上面図（ａ）およびそのＩ−Ｉ線における断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池が有する極板群の最外周末端部を固定していない状態の斜視図である。
【図４】実施の形態２に係る極板群の最外周外面に対応する第１の極板の上面図（ａ）およびそのII−II線における断面図（ｂ）である。
【図５】実施の形態２に係る別の極板群の最外周外面に対応する第１の極板の上面図（ａ）およびそのIII−III線における断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る非水電解質二次電池が有する極板群の最外周末端部を固定していない状態の斜視図である。
【図７】実施の形態３に係る極板群の最外周外面に対応する第１の極板の上面図（ａ）およびそのIV−IV線における断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る非水電解質二次電池が有する極板群の斜視図である。
【符号の説明】
１極板群
２最外周を構成する極板
３最外周を構成する極板の対極
４セパレータ
２ａ最外周を構成する極板の末端部
３ａ最外周を構成する極板の対極の末端部
４ａセパレータの末端部
６活物質を含む合剤層
７最外周を構成する極板の末端部近傍外面に設けられた集電体露出部
８最外周を構成する極板の末端部近傍内面に設けられた集電体露出部
９集電体露出部８が対面する集電体露出部
１０集電体露出部に設けられた窓部
１１最外周を構成する極板用タブリード
１２最外周を構成する極板の対極用タブリード

Claims

それぞれ電極合剤およびそれを支持する集電体からなる第１の極板および第２の極板、ならびに前記第１の極板と第２の極板との間に介在するセパレータからなり、前記第１の極板、セパレータおよび第２の極板は、第１の極板が第２の極板の外側に配されるように渦巻状に巻回されている極板群を有する非水電解質二次電池であって、
前記極板群の最外周に位置する第１の極板の末端部は、前記セパレータの末端部および前記第２の極板の末端部上を越えて１回り内側の第１の極板上に位置し、
前記第１の極板の末端部近傍の内面およびそこと対面する第１の極板の外面には、第１の極板の集電体が露出しており、その露出部が互いに溶接または接着剤を使用した接着により接合されている非水電解質二次電池。
第１の極板の集電体が、さらに前記第１の極板の末端部近傍の外面に露出している請求項１記載の非水電解質二次電池。
前記極板群の最外周の外面全体に第１の極板の集電体が露出している請求項１記載の非水電解質二次電池。
前記第１の極板の末端部近傍の一部が切除されている請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
前記第１の極板の末端部近傍の一部が切除されて、窓部を有する枠状に形成されている請求項４記載の非水電解質二次電池。
前記第１の極板の末端部近傍の幅が、他の部位より狭くなっている請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
前記第１の極板の末端部近傍の内面およびそこと対面する第１の極板の外面の集電体の露出部が、リードを挟んで互いに溶接により接合されている請求項１記載の非水電解質二次電池。
前記第１の極板が負極板であり、鉄もしくは鉄合金からなる電池ケース、または鉄もしくは鉄合金からなり内面にニッケルメッキを有する電池ケースを有し、前記極板群の最外周に位置する第１の極板の外面の集電体露出部が前記電池ケースと電気的に接続されている請求項２または３記載の非水電解質二次電池。
前記第１の極板が正極板であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電池ケースを有し、前記極板群の最外周に位置する第１の極板の外面の集電体露出部が前記電池ケースと電気的に接続されている請求項２または３記載の非水電解質二次電池。
前記極板群が、それに接続された端子が導出された状態で、樹脂フィルムまたは少なくとも一方の面に樹脂層を有する金属箔からなる外装体により密封されている請求項１記載の非水電解質二次電池。
前記金属箔が、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、鉄箔、鉄合金箔またはニッケルメッキを有する鉄箔である請求項１０記載の非水電解質二次電池。
帯状集電体に電極合剤を支持させることにより第１の極板を得る工程であって、少なくとも一方の末端部近傍の両面および前記末端部から一定距離を置いた位置の片面に集電体の露出部が残るように前記帯状集電体に電極合剤を塗布する工程、
別の帯状集電体に別の電極合剤を支持させることにより第２の極板を得る工程、
前記第１の極板と第２の極板との間にセパレータを介在させて、第１の極板が第２の極板の外側に配されるように、かつ、最外周に前記一方の末端部近傍の集電体露出部が位置し、その露出部がセパレータの末端部および第２の極板の末端部上を越えて前記末端部から一定距離を置いた位置の集電体露出部上に位置するように渦巻状に巻回することにより、極板群を得る工程、および
対面する集電体の露出部同士を互いに溶接または接着剤を使用した接着により接合する工程を有する非水電解質二次電池の製造法。
対面する集電体の露出部の接合をスポット溶接、超音波溶接またはレーザ溶接により行う請求項１２記載の非水電解質二次電池の製造法。
対面する集電体の露出部の接合をゴム成分またはシアノアクリレート基を有する成分を含有する接着剤により行う請求項１２記載の非水電解質二次電池の製造法。
対面する集電体の露出部を互いに接合する工程が、前記露出部の少なくとも一方に接着剤を塗布し、露出部同士を貼り合わせ、７０〜１００℃で加熱しながら加圧する工程である請求項１２記載の非水電解質二次電池の製造法。