JP5110619B2 - 非水電解質二次電池とその製造方法。 - Google Patents

非水電解質二次電池とその製造方法。 Download PDF

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Description

本発明は、リチウム二次電池などの非水電解質二次電池に関する。
非水電解質二次電池は、正極と、負極と、正極と負極との間に介在するセパレータと、非水電解質とを有する。非水電解質は、正極と負極との間でのイオンの移動を可能にする役割を果たす。正極および負極は、例えば金属箔からなる集電体と、集電体上に形成された電極合剤層とを有する。電極合剤層は、活物質を必須成分として含み、導電剤、結着剤などを任意成分として含む。
リチウム二次電池の正極は、例えばコバルト酸リチウムのようなリチウム含有複合酸化物を活物質として含む。正極集電体には、一般にアルミニウム箔が用いられている。一方、負極は、黒鉛、難黒鉛化炭素などの炭素材料を活物質として含む。負極集電体には、一般に銅箔が用いられている。非水電解質には、一般に溶質を溶解させた非水溶媒が用いられている。溶質には、例えばリチウム塩が用いられている。
非水電解質二次電池を高容量化する観点からは、非水電解質に含まれる溶質濃度を高めて、充放電反応の進行を促進することが望まれる。また、電池の生産性を向上させる観点からは、ケース内の限られた空間に、一定量の非水電解質を、短時間で注液することが望まれる。しかし、溶質濃度の高い非水電解質は、粘性が高いため、電極群への非水電解質の浸透に時間がかかり、生産性が低下する。
非水電解質が電極群に浸透するためには、電極群中のガスと非水電解質とが容易に置換される必要がある。例えば、電極中もしくは電極付近に蓄積したガスが、電極群の外へ速やかに放出されることが望まれる。そのためには、集電体にガスが透過できる孔を形成することが有効である。
孔を有する集電体としては、メッシュ構造を有するエキスパンドメタル、ラスメタルなどが提案されている。ただし、これらの提案は、孔を介して電極合剤層を一体化し、活物質の集電体からの脱落を防止することを意図している（特許文献１、２および３参照）。
また、集電体に複数の不連続なスリットを設けることが提案されている（特許文献４参照）。ただし、この提案は、集電体に担持される電極合剤層を高密度化することを意図したものである。
集電体に、長径５〜１０００μｍ、短径２〜１００μｍ、長径と短径の比が２０≦長径／短径≦１００である貫通孔を設けることも提案されている。この提案によると、長径方向と垂直方向に電極合剤を圧延すると、活物質が貫通孔に侵入しにくくなるため、貫通孔によってガスの透過が促進される（特許文献５参照）。
電極合剤層に非水電解質が滲み込みやすくなるように、電極合剤層に切れ目を設けることも提案されている（特許文献６参照）。
特開平１０−３２１２４０号公報 特開２００１−２９７７５３号公報 特開２００５−３８６１２号公報 特開平７−１６９４６１号公報 特開平１１−９７０３５号公報 特開２００５−１０８６４０号公報
特許文献１〜３が提案する集電体は、いずれもメッシュ構造を有するため、電極合剤層と集電体との結合が不十分になりやすい。メッシュ構造を有する集電体を用いると、箔状の集電体を用いた場合に比べて、集電体から活物質が脱落しやすくなる。また、集電体に設ける孔を大きくすると、孔に活物質が充填されるため、ガスが電極を透過しにくくなる。
特許文献４、５は、集電体だけにスリットを形成することを提案している。従って、集電体に形成されたスリットは、電極合剤層で覆われている。よって、ガスが電極を容易に透過できるものではない。
特許文献６は、電極合剤層だけに切れ目を設けることを提案されている。この提案によると、電極群の密度を高くしても、非水電解質が電極合剤層に滲み込みやすくなる。よって、ケース内の限られた空間に収納できる活物質量を増やすことが可能となる。しかし、電極合剤層だけに切れ目を設けても、ガスが電極を容易に透過できるものではない。
本発明は、上記課題を鑑み、電極中もしくは電極付近に蓄積したガスを、電極群の外へ速やかに放出させ、非水電解質の浸透性を向上させ、非水電解質二次電池の生産性を向上させることを目的とする。
本発明に係る非水電解質二次電池は、集電体と、集電体上に形成された電極合剤層とを有し、集電体と電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有する、非水電解質二次電池用電極を有する。
集電体が矩形である場合、複数の不連続なスリットは、集電体の少なくとも１つの辺に対して傾斜していることが望ましい。
集電体が帯状である場合、複数の不連続なスリットは、集電体の長尺方向に対して傾斜していることが望ましい。
複数の不連続なスリットと、集電体の少なくとも１つの辺とが成す角は、１０°以上、８０°以下が好適である。
本発明の一態様においては、複数の不連続なスリットは、それぞれ長さ１０μｍ以上、１００００μｍ以下であり、幅０．５μｍ以上、２００μｍ以下である。
本発明は、電極群と、非水電解質と、電極群と非水電解質とを封入するケースとを有し、電極群は、正極と、負極と、正極と負極との間に介在するセパレータとを含み、正極および負極が、上記の電極である、非水電解質二次電池に関する。
本発明に係る非水電解質二次電池においては、正極が、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極合剤層とを有し、かつ、正極集電体と正極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有し、負極が、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合剤層とを有し、かつ、負極集電体と負極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有し、正極の複数の不連続なスリットと、負極の複数の不連続なスリットとが、交差している。
本発明は、電極群と、非水電解質と、前記電極群と前記非水電解質とを封入するケースとを有し、前記電極群は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータとを含む非水電解質二次電池の製造方法であって、正極集電体上に、正極合剤を含むペーストを塗布する工程と、正極集電体上に塗布されたペーストを乾燥させて、未圧延正極合剤層を形成する工程と、正極集電体と未圧延正極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成する工程と、未圧延正極合剤層を圧延して正極を作製する工程と、負極集電体上に、負極合剤を含むペーストを塗布する工程と、負極集電体上に塗布されたペーストを乾燥させて、未圧延負極合剤層を形成する工程と、負極集電体と未圧延負極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成する工程と、未圧延負極合剤層を圧延して負極を作製する工程と、正極と負極とを、これらの間にセパレータを介在させて捲回または積層し、電極群を作製する工程とを含む非水電解質二次電池の製造方法に関する。
本発明に係る集電体は、従来のラス加工などを施した金属箔とは異なり、多数の開孔を有する集電体ではない。また、従来の提案は、集電体だけ、あるいは、電極合剤層だけに、スリットを形成する技術に関する。よって、本発明の電極は、集電体と電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有する点で、従来の電極とは相違する。
本発明によれば、電極群に対する非水電解質の浸透性が向上し、非水電解質二次電池の生産性が格段に向上する。また、本発明の製造方法によれば、集電体と電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有する電極を容易に得ることができる。
本発明に係る電極は、集電体と、集電体上に形成された電極合剤層とを有し、集電体と電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有する。複数の不連続なスリットが、集電体と電極合剤層とを同時に貫通しているため、電極に対するガスの透過が容易となり、電極群への非水電解質の浸透性が格段に向上する。
複数の不連続なスリットは、それらの少なくとも一部が、集電体と電極合剤層とを貫通していればよいが、大部分もしくは全部が集電体と電極合剤層とを貫通していることが望ましい。
集電体の両面に電極合剤層が担持されている場合、複数の不連続なスリットは、集電体とその片面に担持された電極合剤層だけを貫通していてもよいし、集電体とその両面に担持された電極合剤層を貫通していてもよい。
電極群に非水電解質を浸透させる際、効果的に電極群内のガスを非水電解質で置換する観点から、単位面積あたりのスリットの個数は、１０〜２００個／ｃｍ2程度もしくは２０〜１００個／ｃｍ2が好適である。
集電体を構成する材料としては、金属箔が好ましい。金属箔を構成する金属は、特に限定されない。リチウム二次電池の正極集電体としては、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔などが好ましく、負極集電体としては、例えば、銅箔または銅合金箔などが好ましい。なお、銅箔には、圧延銅箔（圧延法で得られる銅箔）を用いてもよく、電解銅箔（電解法で得られる銅箔）を用いてもよい。
集電体の厚さは、３〜２０μｍ、もしくは４〜１２μｍが好適である。集電体の厚さが３μｍ未満では、集電体自体の機械的強度が低いため、電池作製時（例えば集電体の捲回時）に集電体が破断する場合がある。集電体の厚さが２０μｍを超えると、電池の重量が重くなり、もしくは集電体の容積が大きくなるため、電池の軽量化および小型化に不利となる。
具体的には、リチウム二次電池の負極に用いる銅箔または銅合金箔製の集電体の場合、８〜１２μｍ程度の厚さが好適である。リチウム二次電池の正極に用いるアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔製の集電体の場合、１０〜２５μｍ程度の厚さが好適である。リチウム二次電池がポリマー電池である場合、一般的なリチウムイオン電池よりも薄い金属箔を用いることが好ましい。
電極合剤層は、必須成分として活物質を含み、任意成分として導電剤、結着剤などを含む。リチウム二次電池の正極活物質は、例えば、リチウム含有複合酸化物を含む。リチウム含有複合酸化物の種類は、特に限定されないが、例えば、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などを用いることができる。リチウム二次電池の負極活物質は、例えば、黒鉛、難黒鉛化炭素などを含む。
電極合剤の厚さは、５０〜１５０μｍ、もしくは７０〜９０μｍが好適である。電極合剤の厚さが薄過ぎると、電極容量が不十分になる場合がある。電極合剤の厚さが厚過ぎると、集電性が低下する場合がある。
具体的には、リチウム二次電池の負極合剤層の場合、黒鉛系負極活物質を用いる場合には５０〜１００μｍ程度の厚さが好適である。黒鉛系負極活物質には、例えば天然黒鉛（鱗片状黒鉛など）、人造黒鉛（塊状黒鉛など）が含まれる。
集電体の形状は、特に限定されないが、一般的に矩形のシート状であり、例えば帯状である。集電体の形状が矩形である場合、複数の不連続なスリットは、集電体の少なくとも１つの辺に対して傾斜していることが望ましい。特に、集電体が帯状である場合、複数の不連続なスリットは、集電体の長尺方向に対して傾斜していることが望ましい。スリットが、集電体の少なくとも１つの辺、もしくは、集電体の長尺方向に対して傾斜している場合、正極と、セパレータと、負極とを重ね合わせた際に、正極に設けたスリットと負極に設けたスリットとを交差させることができる。よって、電極に対するガスの透過が容易となり、電極群への非水電解質の浸透性が格段に向上し、生産性が高まる。
複数の不連続なスリットは、それらの少なくとも一部が、集電体の少なくとも１つの辺に対して傾斜していればよいが、大部分もしくは全部が集電体の少なくとも１つの辺に対して傾斜していることが望ましい。また、複数の不連続なスリットの全てが同じ方向を向いている必要はないが、スリットの全てが同じ方向を向いていてもよい。
複数の不連続なスリットと、集電体の少なくとも１つの辺とが成す角は、１０°以上、８０°以下、もしくは３０°〜６０°が好適である。同様に、複数の不連続なスリットと、帯状の集電体の長尺方向とが成す角は、１０°以上、８０°以下、もしくは３０°〜６０°が好適である。
例えば、スリットと帯状集電体の長尺方向とが成す角が９０°に近くなると、長尺方向の張力に対する集電体の機械的強度が低くなる。よって、例えば電極を捲回する際に、集電体が伸びやすくなる。また、スリットと帯状集電体の長尺方向とが成す角が０°に近くなると、スリットは長尺方向と平行に近くなる。よって、捲回された電極からなる電極群の上部から非水電解質を注液する場合、長尺方向に対して平行に近いスリットは、ガスの移動方向である電極群の上下方向と直交する。よって、ガスを電極群の外へ放出させるスリットの効果は小さくなる。
複数の不連続なスリットの長さは、全て同じである必要はないが、それぞれが１０μｍ以上、１００００μｍ以下であることが好ましい。スリットの長さが１０μｍ未満では、スリット加工部の面積が小さくなり、単位面積あたりのスリットの個数を多くしなければ、電極群内のガスの非水電解質による置換が不十分になる場合がある。スリットの長さが１００００μｍを超えると、集電体の強度が低下する場合がある。
複数の不連続なスリットの幅は、全て同じである必要はないが、それぞれが０．５μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。スリットの幅が０．５μｍ未満では、スリット加工部の面積が小さくなり、単位面積あたりのスリットの個数を多くしなければ、電極群内のガスの非水電解質による置換が不十分になる場合がある。スリットの幅が２００μｍを超えると、活物質がスリットに侵入し、電極に対するガスの透過が不十分となる場合がある。
スリットの幅Ｗに対する長さＬの比（アスペクト比：Ｌ／Ｗ）は、１０〜１００００、もしくは５０〜２０００であることが好ましい。アスペクト比が小さ過ぎると、スリットの形状が円形に近くなる。従って、スリットの長さが小さい場合、単位面積あたりのスリットの個数を多くしなければ、電極群内のガスの非水電解質による置換が不十分になる場合がある。一方、アスペクト比が大き過ぎると、集電体に外力が負荷されたときに、スリットが集電体の厚さ方向に開き易くなる。スリットが開くと、活物質がスリットに侵入し、電極に対するガスの透過が不十分となる場合がある。
非水電解質二次電池は、一般に、電極群と、非水電解質と、電極群と非水電解質とを封入するケースとを有する。電極群は、正極と、負極と、正極と負極との間に介在するセパレータとを含む。ただし、本発明の非水電解質二次電池は、正極および負極の少なくとも一方として上述の電極、すなわち、集電体と、集電体上に形成された電極合剤層とを有し、集電体と電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有する電極を含む。
本発明の一態様においては、電極群は、例えば、帯状の正極と帯状の負極とを、これらの間に介在するセパレータとともに捲回することで構成される。本発明の別の態様においては、電極群は、例えば、正極と負極とを、これらの間にセパレータを介在させて積層することで構成される。
本発明に係る非水電解質二次電池においては、正極が、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極合剤層とを有し、かつ、正極集電体と正極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有し、負極が、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合剤層とを有し、かつ、負極集電体と負極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有する。このとき、正極の複数の不連続なスリットと、負極の複数の不連続なスリットとが、交差している。
正極の複数の不連続なスリットと、負極の複数の不連続なスリットとが交差することで、正極とセパレータと負極とを貫通するポイントが形成される。よって、電極の厚さ方向における非水電解質の浸透性が向上する。また、電極に対するガスの透過が容易となり、電極群への非水電解質の浸透性が格段に向上し、生産性が高まる。
本発明に係る非水電解質二次電池用電極を製造する場合、まず、集電体上（両面または片面）に、電極合剤を含むペーストを塗布する。集電体には、予めスリットや孔を有さない一般的な金属箔を用いる。
電極合剤を含むペーストは、電極合剤を液状成分と混合することにより調製される。液状成分は、特に限定されないが、水、アルコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサノンなどを用いることができる。
次に、集電体上に塗布されたペーストを乾燥させて、未圧延電極合剤層を形成する。乾燥温度や乾燥時間は、電極合剤の組成、ペーストの液状成分によって異なる。通常は、この乾燥工程に引き続き、未圧延電極合剤層を集電体とともに圧延する工程が行われる。しかし、本発明の電極を製造する場合には、圧延を行う前に、集電体と未圧延電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成する工程を行うことが望ましい。圧延後に、集電体と未圧延電極合剤層とを貫通するスリットを形成すると、電極合剤層が集電体から剥離したり、スリット部分から電極合剤が脱落したりする場合がある。
集電体と未圧延電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットは、任意の方法で形成することができる。例えば、エンボス法、打ち抜き法、プレス法などが挙げられるが、プレス法が好ましい。
集電体と未圧延電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成後、未圧延電極合剤層を圧延する。圧延方法は特に限定されない。
上述のように、予めスリットや孔を有さない集電体に、電極合剤ペーストを塗布する場合、集電体表面にバリや凹凸がほとんど存在しないため、ペースト塗布量のばらつきが抑制される。
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
《実施例１》
（i）正極の作製
正極集電体の原反には、厚さ１５μｍ、幅５００ｍｍ、長さ５００ｍの圧延アルミニウム箔を用いた。
正極合剤には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）からなる正極活物質と、人造黒鉛（ＴＩＭＣＡＬ社製ＫＳ−４）からなる導電材と、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤との混合物を用いた。正極合剤の組成は、コバルト酸リチウム：人造黒鉛：ポリフッ化ビニリデン＝８７：９：４（重量比）とした。
正極合剤ペーストは、ポリフッ化ビニリデンを溶解させたN−メチル−２−ピロリドンと、コバルト酸リチウムと、導電材とを、混練することにより調製した。
アルミニウム箔の両面に、正極合剤ペーストを塗布し、乾燥させた。乾燥後の未圧延電極合剤層の厚さは、片面あたり９４μｍとした。
次に、連続プレス加工により、集電体と未圧延電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成した。各スリットは、長さ２０００μｍ、幅１０μｍとした。スリットの方向およびスリットと正極集電体の一方の辺とが成す角（傾斜）は全て同じとした。スリットと正極集電体の一方の辺とが成す角は３０°とした。スリット同士の間隔は４ｍｍとした。すなわちスリットの長さ方向と幅方向のそれぞれにおいて、スリット間に４ｍｍの間隔をあけた。なお、スリット同士の間隔は、極板強度などを考慮して定めるべきであり、特に限定されない。
スリットを形成後、未圧延電極合剤層を圧延し、両面の正極合剤層の合計厚さを１７４μｍとした。その後、得られた極板から、スリットと正極の長尺方向とが成す角θpが３０°となるように、帯状の正極を切り出した。
（ii）負極の作製
負極集電体には、厚さ１０μｍ、幅５００ｍｍ、長さ５００ｍの電解銅箔を用いた。
負極合剤には、人造黒鉛（日立化成（株）製のＭＡＧ黒鉛）からなる活物質と、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤との混合物を用いた。負極合剤の組成は、人造黒鉛：ポリフッ化ビニリデン＝９０：１０（重量比）とした。
負極合剤ペーストは、ポリフッ化ビニリデンを溶解させたN−メチル−２−ピロリドンと、人造黒鉛とを、混練することにより調製した。
銅箔の両面に、負極合剤ペーストを塗布し、乾燥させた。乾燥後の未圧延電極合剤層の厚さは、片面あたり８４μｍとした。
次に、連続プレス加工により、集電体と未圧延電極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成した。各スリットは、長さ２０００μｍ、幅１０μｍとした。スリットの方向およびスリットと負極集電体の一方の辺とが成す角（傾斜）は全て同じとした。スリットと負極集電体の一方の辺とが成す角は３０°とした。スリット同士の間隔は４ｍｍとした。すなわちスリットの長さ方向と幅方向のそれぞれにおいて、スリット間に４ｍｍの間隔をあけた。
スリットを形成後、未圧延電極合剤層を圧延し、両面の負極合剤層の合計厚さを１５６μｍとした。その後、得られた極板から、スリットと負極の長尺方向とがなす角θnが３０°となるように、帯状の負極を切り出した。
（iii）電極群の作製と注液試験
正極と負極とを、これらの間にセパレータを介在させて捲回し、電極群を作製した。その際、正極の複数の不連続なスリットと、負極の複数の不連続なスリットとが交差するように正極と負極とを対面させた。その後、電極群をケース（円筒型の有底電池缶）に入れ、非水電解質の注液試験を実施した。注液試験では、電極群を収容したケースに５ｇの非水電解質を注液し、ケース内を５×１０5Ｐａまで減圧し、非水電解質が完全に電極群に浸透するまでの時間（注液時間）を求めた。注液時間の結果を表１に示す。
ここでは、旭化成ケミカルズ（株）製の厚さ２０μｍのセパレータ（ハイポアＳＶ７１８）を用いた。非水電解質には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの体積比１：２の混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１．５ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させたものを用いた。
注液試験の後、ケースの開口を封口板で密閉し、定格容量２４００mＡｈのリチウムイオン電池を得た。電池のサイズは、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍで、１８６５０サイズである。
《実施例２》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θPを４５°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを４５°としたこと以外、実施例１と同様にして（すなわち正極と負極のスリットを交差させて）、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例３》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを６０°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを６０°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例４》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを３０°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを６０°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例５》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを１０°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを１０°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例６》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを８０°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを８０°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《参考例１》
負極にスリットを形成しなかったこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《参考例２》
正極にスリットを形成しなかったこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例７》
正極に形成したスリットの長さを１００００μｍ、幅を２００μｍに変更し、負極に形成したスリットの長さを１００００μｍ、幅を２００μｍに変更したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例８》
正極に形成したスリットの長さを１００００μｍ、幅を０．５μｍに変更し、負極に形成したスリットの長さを１００００μｍ、幅を０．５μｍに変更したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例９》
正極に形成したスリットの長さを１０μｍ、幅を０．５μｍに変更し、負極に形成したスリットの長さを１０μｍ、幅を０．５μｍに変更したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１０》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを５°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを８５°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１１》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを８５°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを８５°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１２》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを５°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを５°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１３》
正極に形成したスリットと正極の長尺方向とがなす角θpを０°とし、負極に形成したスリットと負極の長尺方向とがなす角θnを０°としたこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１４》
正極に形成したスリットの長さを５μｍ、幅を０．５μｍに変更し、負極に形成したスリットの長さを５μｍ、幅を０．５μｍに変更したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１５》
正極に形成したスリットの長さを５００００μｍ、幅を０．５μｍに変更し、負極に形成したスリットの長さを５００００μｍ、幅を０．５μｍに変更したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１６》
正極に形成したスリットの長さを２０００μｍ、幅を０．３μｍに変更し、負極に形成したスリットの長さを２０００μｍ、幅を０．３μｍに変更したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《実施例１７》
正極に形成したスリットの長さを２０００μｍ、幅を２５０μｍに変更し、負極に形成したスリットの長さを２０００μｍ、幅を２５０μｍに変更したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《比較例１》
正極合剤ペーストを塗布する前の正極集電体にスリットを形成し、その後、スリットを有する正極集電体に正極合剤ペーストを塗布し、乾燥し、圧延して、正極を作製した。負極も同様に、負極合剤ペーストを塗布する前の負極集電体にスリットを形成し、その後、スリットを有する負極集電体に負極合剤ペーストを塗布し、乾燥し、圧延して、負極を作製した。上記以外は、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
《比較例２》
正極および負極の作製において、連続プレス加工の際に、集電体にスリットが形成されないように、プレス圧力を低下させ、電極合剤層だけにスリットを形成したこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。なお、電極合剤層へのスリットの形成は、正極および負極ともに、両面に実施した。
《比較例３》
正極にも負極にもスリットを形成しなかったこと以外、実施例１と同様にして、電極群を作製し、注液試験を行い、電池を完成させた。
各実施例および比較例における注液時間を表１に示す。
Figure 0005110619
表１に示されるように、各実施例では、電極群への非水電解質の浸透性が大きく向上し、注液時間を短縮することができた。注液時間の短縮は、生産性の向上に大きく寄与する。なお、いずれの実施例においても、充放電を繰り返した際の電池容量の顕著な低下や、充放電サイクル寿命の短縮は認められなかった。
本発明は、非水電解質二次電池一般に適用可能であるが、特に電極群のエネルギー密度の高い非水電解質二次電池において有用である。本発明の非水電解質二次電池の形状は、特に限定されず、例えばコイン型、ボタン型、シート型、円筒型、偏平型、角型などの何れの形状でもよい。正極、負極およびセパレータからなる電極群の形態は、捲回型でも積層型でもよい。電池の大きさは、小型携帯機器などに用いる小型でも、電気自動車等に用いる大型でもよい。本発明の非水電解質二次電池は、例えば携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の電源に用いることができる。ただし、用途は特に限定されない。

Claims (6)

  1. 電極群と、非水電解質と、前記電極群と前記非水電解質とを封入するケースとを有し、前記電極群は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータとを含み、
    前記正極が、正極集電体と、前記正極集電体上に形成された正極合剤層とを有し、かつ、前記正極集電体と前記正極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有し、
    前記負極が、負極集電体と、前記負極集電体上に形成された負極合剤層とを有し、かつ、前記負極集電体と前記負極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを有し、
    前記正極の複数の不連続なスリットと、前記負極の複数の不連続なスリットとが、交差している、非水電解質二次電池。
  2. 前記正極集電体および前記負極集電体が矩形であり、前記正極および負極の複数の不連続なスリットが、それぞれ前記正極集電体および前記負極集電体の少なくとも１つの辺に対して傾斜している、請求項１記載の非水電解質二次電池。
  3. 前記正極集電体および前記負極集電体が帯状であり、前記正極および負極の複数の不連続なスリットが、それぞれ前記正極集電体および前記負極集電体の長尺方向に対して傾斜している、請求項１記載の非水電解質二次電池。
  4. 前記正極および負極の複数の不連続なスリットと、前記正極集電体および負極集電体の少なくとも１つの辺とが成す角が、それぞれ１０°以上、８０°以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
  5. 前記正極および負極の複数の不連続なスリットが、それぞれ長さ１０μｍ以上、１００００μｍ以下であり、幅０．５μｍ以上、２００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
  6. 電極群と、非水電解質と、前記電極群と前記非水電解質とを封入するケースとを有し、前記電極群は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータとを含む非水電解質二次電池の製造方法であって、
    正極集電体上に、正極合剤を含むペーストを塗布する工程と、
    前記正極集電体上に塗布されたペーストを乾燥させて、未圧延正極合剤層を形成する工程と、
    前記正極集電体と前記未圧延正極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成する工程と、
    前記未圧延正極合剤層を圧延して正極を作製する工程と、
    負極集電体上に、負極合剤を含むペーストを塗布する工程と、
    前記負極集電体上に塗布されたペーストを乾燥させて、未圧延負極合剤層を形成する工程と、
    前記負極集電体と前記未圧延負極合剤層とを貫通する複数の不連続なスリットを形成する工程と、
    前記未圧延負極合剤層を圧延して負極を作製する工程と、
    前記正極と前記負極とを、これらの間にセパレータを介在させて、前記正極の複数の不連続なスリットと、前記負極の複数の不連続なスリットとが交差するように捲回または積層し、電極群を作製する工程とを含む非水電解質二次電池の製造方法。
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