JP5130737B2

JP5130737B2 - 非水電解質二次電池

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Publication number: JP5130737B2
Application number: JP2007036074A
Authority: JP
Inventors: 和義本田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: JP2007250536A

Description

本発明は、集電体と、集電体の表面に形成された電極活物質層とを有する非水電解質二次電池用電極板、およびそれを用いた非水電解質二次電池に関する。

近年、非水電解質二次電池の高容量化のための電極活物質（以下、活物質ともいう）として、Ｓｉ（ケイ素）やＳｎ（スズ）などの元素を含む電極材料が注目されている。例えば、Ｓｉの理論放電容量は約４１９９ｍＡｈ／ｇであり、黒鉛の理論放電容量の約１１倍である。

しかしながら、これらの活物質は、リチウムイオンを吸蔵する際に構造が大きく変化し、膨張する。その結果、活物質粒子が割れたり、集電体から活物質層が剥がれたりすることによって、活物質と集電体との間の電子伝導性が低下し、結果としてサイクル特性といった電池特性が低下する。

そのため、放電容量が若干低下するがＳｉやＳｎの酸化物、窒化物または酸窒化物を用いることによって膨張収縮を軽減することが試みられている。

また、活物質層に、リチウムイオン吸蔵時の膨張空間をあらかじめ設けておくことが提案されている。

例えば特許文献１には、リチウム（Ｌｉ）とは合金化しない材料からなる集電体上に、Ｌｉと合金化する金属またはこの金属を含有する合金からなる薄膜が形成された非水電解質二次電池用電極板（以下、電極板ともいう）が開示されている。この従来例においては、集電体上に所定のパターンで選択的に凹凸状電極活物質層を形成し、この凹凸状電極物質層の形成にはフォトレジスト法とメッキ技術などを適用している。さらに、柱状に形成された活物質間の空隙が活物質の体積膨張を吸収することによって、活物質の破壊を回避する内容を開示している。また、集電体の上に凹凸状にパターン化されて形成された活物質層を備える電極を用いて、従来の電池と同様にセパレータを介して正極活物質と対向させた非水電解質二次電池が開示されている。

また、特許文献２には、集電体の表面に突起を設けることにより充放電サイクル特性が向上することが提案されている。この従来例においては表面粗さＲａが０．０１μｍ以上である集電体の上に活物質薄膜を形成することにより、活物質薄膜と集電体との界面における接触面積を大きくすることができ、活物質薄膜と集電体の密着性を高めることができることが示されている。このため、集電体からの活物質薄膜の剥離を防止することができ、良好な充放電サイクル特性を得ることができることが開示されている。

一方、非水電解質二次電池（以下、電池ともいう）は負極板と、セパレータと、正極板を長さ方向に捲回または折り畳んで構成することが出来る。エネルギー密度を高くするために、また、塗工系材料のロスを抑えるために、正極活物質と負極活物質がセパレータを介して対向する部分以外には極力活物質層を形成しない工夫が広くなされている。
特開２００４−１２７５６１号公報特許第３７３３０６９号明細書

上述したように、エネルギー密度向上と活物質材料の効率向上のために、活物質層を形成しない領域では集電体が露出している。活物質層と集電体との密着性を高めるために表面粗さを大きくした集電体を用いた場合、この露出部分の集電体材料が削れやすく、電池組立工程で微粉が発生し、電池性能のバラツキが生じるおそれがある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高容量活物質を用い、かつ電池組立時等の集電体の削れをできるだけ軽減することで、電池の不具合を防止することが出来る電極板、およびそれを負極板として用いた電池を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電極板は、集電体と、集電体上に形成されたリチウムイオンを吸蔵および放出可能な電極活物質を含む電極活物質層と、を有する電極板であって、電極活物質層は、前記集電体の中央部に形成された第１の活物質層と、前記集電体の長さ方向の端部に形成され、第１の活物質層よりも薄い第２の活物質層とからなることを特徴とするものである。

また本発明の電極板は、前記第２の活物質層の厚さが、前記第１の活物質層の厚さの０％以上、５０％以下であること、を特徴とするものである。さらに前記電極活物質層は気相法で作製された層であること、を特徴とするものである。

本構成を有する電極板を用いた場合には、電池組立時に生じる集電体の削れを軽減することが可能となるので、電池の不具合を防止することが出来る。

また、本発明の電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む正極板と、本発明の電極板を用いた負極板と、セパレータと、から構成される極板群と、リチウムイオン伝導性を有する電解質と、を含む電池であって、
極板群は、正極板と負極板とをセパレータを介して長さ方向に捲回または折り畳んで構成されていること、を特徴とする。

本構成の電池は、電池組立時に生じる集電体表面の削れを軽減することが可能となるので、信頼性の高い電池とすることが出来る。

本発明の非水電解質二次電池用電極およびそれを用いた電池によれば、高容量活物質を用い、かつ表面が粗い集電体を用いても電池組立時等の集電体の削れを軽減することができる。その結果、電池の信頼性を向上することが出来る。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における電極板の表面および断面構造を示す概略図である。図１において、電極板２０は、集電体２２と、集電体２２の表面上に形成された電極活物質層２４とを有する。図１に示すように集電体２２の両面に電極活物質層２４が形成されていてもよいし、集電体２２の片方の面にのみ電極活物質層２４が形成されていてもよい。電極活物質層２４は、集電体２２の中央部に形成された第１の活物質層２１と、集電体２２の長さ方向の端部に形成された第１の活物質層よりも薄い第２の活物質層２３と、からなることを特徴とする。

さらに、第２の活物質層２３の厚さは、第１の活物質層２１の厚さに対して０％より大
きく５０％以下である。ここで、集電体２２の中央部に形成された第１の活物質層２１とは、電池構成時に正極板と対向し、充放電に関与する活物質層を意味し、通常ほぼ均一な厚さで形成されている。また、集電体２２の長さ方向の端部とは、図１に示すようにある程度の面積を有しており、集電体２２の端部断面部を意味するものではない。

図２は、従来の電極板の表面および断面構造を示す概略図である。図２において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。従来の電極板２５においては、電極活物質層が集電体の端部までほぼ均一な厚さで設けられている場合もあるが、一般的には図２に示すように、集電体２２の長さ方向の端部において第１の活物質層２１（電極活物質層２４）を形成しない領域が設けられていた。長さ方向の端部に第１の活物質層２１を形成しなかった目的は、捲回構造等の電池構成において、正極活物質と対向しない電極板部分については、充放電に寄与しないため、電池のエネルギー密度を高めると共に塗工等に用いる材料ロスを軽減することであった。集電体２２の長さ方向の端部において第１の活物質層２１を形成しない領域は集電体２２の材料が露出しており、この部分はまた、外部取り出し電極の溶接が施される場合が多い。

集電体２２の長さ方向端部で第１の活物質層２１が形成されていない従来の電極板２５では、集電体２２の材料が露出しているため、電池製造工程における電極板のスリットや巻き取りの際に集電体２２の表面（露出部分）が工程設備と摺動接触することが不可避である。そのため、集電体２２の表面の削り取りや脱落により、集電体２２材料からなる微粉が発生する場合がある。こうした金属材料の微粉は電池信頼性の低下要因となる。

これに対して、本発明の電極板２０の構成においては、集電体２２の長さ方向端部においても第１の活物質層よりも薄い第２の活物質層２３が形成されており、集電体２２の長さ方向端部における集電体２２の露出が抑制されている。

集電体からの微粉の発生を抑えるためには前記第２の活物質層が存在していればよいが、前記第１の活物質層の厚さの０％以上、５０％以下であれば効果的に集電体からの微粉の発生を抑えることができる。
また、ケイ素やその酸化物等からなる電極活物質層２４（第１の活物質層２１および第２の活物質層２３）が気相法で形成された層の場合は、電極活物質層２４がバインダー成分を含まず、堅く削れにくいので、集電体２２の表面に薄い第２の活物質層２３を形成することで電池製造工程における集電体材料からなる微粉の発生をより効果的に防ぐことが出来る。気相法としては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などのドライプロセスが適用できる。

気相法で形成された電極活物質層２４はバインダーを含まないので高硬度を得やすいが、さらに集電体２２との付着強度を向上させることで本発明の効果を高めることが出来る。集電体２２との付着強度を高めるために集電体２２表面を粗面化することが有効である。例えば銅箔からなる集電体２２の表面をＲａ＝０．０１〜１μｍとすることで集電体２２に対する電極活物質の付着強度が向上し、これによって電池のサイクル特性が向上することが例えば特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されているような集電体２２箔を用いた場合には、集電体２２と電極活物質層２４との付着強度が向上する一方、集電体２２表面に顕著な突起部分を有しているため、集電体２２の長さ方向端部で第２の活物質層２３が形成されていない場合には、電池製造工程における電極板２０のスリットや巻き取りの際に集電体２２表面が工程設備と摺動接触することで集電体２２の突起部分が脱落する可能性も高くなる。従って集電体２２表面に突起を設けた場合には、電極活物質層２４の付着強度が向上する点と、集電体２２からの微粉脱落防止がより重要であるという点から、本発明のように集電体２２の長さ方向端部においても第２の活物質層２３が薄く形成されていることの効果がさらに高まる。なお表面粗さＲａは、日本工業規格（ＪＩ
ＳＢ０６０１−１９９４）に定められており、例えば表面粗さ計により測定することができる。

また、電極活物質層２４（第１の活物質層２１および第２の活物質層２３）に含まれる活物質としては、リチウムと電気化学的に反応するものであれば特に制限はないが、リチウムとの反応性が比較的高く、高容量が期待できるケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物よりなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。本発明による改善度合いが顕著となるからである。

その際の第１の活物質層２１の集電体２２の中央部での厚みは作製する電池の性能によって異なるが、概ね３〜４０μｍの範囲である。第１の活物質層２１の厚さが３μｍ未満になると、電池全体に占める活物質の割合が小さくなり、電池のエネルギー密度が低下する。また、第１の活物質層２１の厚さが４０μｍを超えると、活物質層の剥がれが発生しやすくなったり、充放電時の活物質層の膨張収縮による集電体２２と第１の活物質層２１との界面における応力が大きくなったり、本発明の構成を用いた場合でも集電体の変形などが発生しやすくなる。

リチウムとの反応性の観点からは、活物質は非晶質または低結晶性であることが好ましい。ここでいう低結晶性とは、結晶粒の粒径が５０ｎｍ以下の領域を言う。なお結晶粒の粒径は、Ｘ線回折分析で得られる回折像の中で最も強度の大きなピークの半価幅から、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式によって算出される。また非晶質とは、Ｘ線回折分析で得られる回折像において、２θ＝１５〜４０°の範囲にブロードなピークを有することを言う。

集電体２２には銅、ニッケルなどを含む金属箔を用いることが出来る。強度、電池としての体積効率、取り扱いの容易性などの観点から集電体２２の厚みは４〜３０μｍが好ましく、より好ましくは５〜１０μｍである。集電体２２の表面は平滑であってもよいが、活物質層との付着強度を高めるために、Ｒａ＝０．１〜４μｍ程度の凹凸をもつ箔を用いることも出来る。集電体２２表面の凹凸は活物質層を構成する粒子間に空隙を形成する効果を併せ持つ。付着力、コストなどの点から、より好ましくはＲａ＝０．４〜２．５μｍである。

本実施の形態における電極板２０は、例えば以下に示す方法によって作製可能である。

図３は、本実施の形態における電極板２０を構成するための製造装置の一例を示す概略図である。図３において、真空槽２内は排気ポンプ１で排気されている。真空槽２中で巻き出しロール８から巻き出された集電体２２は、搬送ローラ５および円筒状の第１キャン６および第２キャン７の周面に沿って走行し、巻き取りロール３に巻き取られる。ここで使用する集電体２２は銅、ニッケルなどからなるシート状の箔である。活物質付与源９では、例えばケイ素やスズが坩堝などに入れられている。活物質付与源９は電子ビームなどの加熱装置（図示せず）により加熱され、坩堝の中に入れられているケイ素またはスズが蒸発する。

遮蔽板１０の開口部において、集電体２２が第１キャン６に沿った状態で活物質付与源９から飛来するケイ素やスズなどにさらされることにより、集電体２２上にケイ素やスズの第１の活物質層２１（図示せず）が形成される。次に第２キャン７に沿った状態で集電体２２がもうひとつの活物質付与源９から飛来するケイ素やスズなどにさらされることにより、もう一方の面にもケイ素やスズの第１の活物質層２１（図示せず）が形成される。ケイ素やスズの酸化物や窒化物を形成する場合には、酸素ガスや窒素ガスを真空槽に導入するガス導入管１１が設置される。

活物質付与源９と集電体２２との間には、第２の活物質層を形成するために第１キャン６および第２キャン７に近接して、遮蔽機構２８がそれぞれ設置される。

図４はこのような遮蔽機構の一例を示した概略図である。遮蔽機構２８は遮蔽部２９、遮蔽部２９を支持する遮蔽部支持機構４６、送出リール４４、および巻き取りリール４５から構成される。遮蔽機構２８は、遮蔽板１０の、集電体２２の幅方向における開口幅よりも幅広の部材からなり、遮蔽部２９以外の部分は活物質が自由に通過できるように空間が設けられており、送出リール４４と巻き取りロール４５とで移動可能になっている。遮蔽部２９にはステンレスなどの金属、ポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いることが出来る。また遮蔽部支持機構４６はたとえばワイヤーを用いることができる。

図５は、第２の活物質層を形成するための遮蔽機構の動作を説明する概略図である。この図は第２キャン７近傍での集電体２２、遮蔽板１０、遮蔽機構２８などを、図３と同じ方向から見た模式拡大図である。図３および図５において、遮蔽機構２８の一部が集電体２２や活物質層に接触していても良い。なお、第１キャン６近傍での遮蔽機構２８については、図５と移動方向が逆であること以外は同じ構成であるので、説明を省略する。

図５において、活物質付与源９から飛来する活物質材料は、遮蔽機構２８に設けられた遮蔽部２９により集電体２２上への付着を阻害される。そのため遮蔽部２９に相対する位置では、集電体２２上に形成される活物質層（第２の活物質層２３）の厚みを薄くすることが出来る。しかしながら、遮蔽部２９が集電体２２に密着していない部分に呼応して、遮蔽部２９に対向する集電体２２上にも若干の活物質層（第２の活物質層２３）を形成することが出来る遮蔽部２９と集電体２２が密着かつ同速度であれば、集電体上に活物質層のない領域が形成されるが、遮蔽部と集電体の間に空間があると、活物質付与源から飛来した活物質材料の一部は遮蔽部を回り込んで、活物質付与源と遮蔽部の直線的な延長線上にある集電体上にも若干の活物質層が形成される。また遮蔽部と集電体の移動速度が異なる場合には遮蔽部と集電体の一部が接触する場合にも、集電体上に活物質層を形成することも出来る。集電体２２の走行方向２６と遮蔽機構２８の移動方向２７とはその速度が同じであっても良いし、所定の速度差を有していても良い。遮蔽部２９によって活物質の厚みを薄くする領域は、作製する電池の形状によって適宜設定できる。また活物質の厚みが薄い領域での活物質層（第２の活物質層２３）の厚さは、概ね１００ｎｍ以上かつ、集電体中央部における活物質層（第１の活物質層２１）の厚さの５０％以下である。１００ｎｍ未満では集電体２２の材料からなる微粉発生防止に対する効果が小さくなり、５０％を超えると第２の活物質層２３の占める体積割合が大きくなって電池全体のエネルギー効率が低下する。

長さ方向端部における、第２の活物質層２３の領域の大きさや膜厚といった形成状態は、遮蔽部２９の大きさ、遮蔽部２９と集電体２２との間の距離、活物質付与源９と集電体２２との間の距離などによって調整することが出来る。遮蔽部２９と集電体２２との間は一部接触していても良く、活物質付与源９と集電体２２との間の距離は真空蒸着法などの気相法を用いる場合には１００〜６００ｍｍ程度であることが、膜厚分布や材料利用効率の点から望ましい。

ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズと酸素とを含む化合物、またはスズと窒素とを含む化合物の活物質層を形成する場合には、酸素ガスや窒素ガスをガス導入管１１から導入し、これらのガス雰囲気下や、そのイオン化雰囲気下で活物質付与源９からケイ素やスズを蒸発させることにより、本発明の電極板２０が得られる。ガスをイオン化する場合には高周波の印加やイオン銃の使用等がガスの反応性向上に有効である。

また、図３に示す製造装置では、集電体２２が巻き出しロール８から巻き取りロール３まで走行する間に、複数の電極板２０が連続して形成されるが、それらをスリットや切断することで、個々の電極板２０を作製できる。その際、第２の活物質層２３は集電体２２の長さ方向端部に形成されていれば良く、図１に示すように集電体２２の長さ方向端部の内一方のみに第２の活物質層２３が形成されるように切断すること、すなわち第１の活物質層２１と第２の活物質層２３との境界で切断することが、材料利用効率の点から望ましい。なお、切断の際のバラツキなどで、第１の活物質層２１と第２の活物質層２３との境界よりも第２の活物質層２３側で切断した場合には、集電体２２の長さ方向端部の一方に第２の活物質層２３が形成されると共に、もう一方にもわずかの長さの第２の活物質層２３が形成される。また同様に、第１の活物質層２１と第２の活物質層２３との境界よりも第１の活物質層２１側で切断した場合には、集電体２２の長さ方向端部の一方に第２の活物質層２３が形成されると共に、その端部にわずかの長さの第１の活物質層２１が形成される。こうした場合も、本発明の効果を損なわない範囲で有れば、本発明の範囲に含まれる。

こうした手法により得られた電極板２０は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４などといった一般的に使用される正極活物質を含む正極板と、微多孔性フィルムなどからなるセパレータと、６フッ化リン酸リチウムなどをエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート類に溶解した、一般に知られている組成のリチウムイオン伝導性を有する電解液と共に用いることで、非水電解質二次電池を作製出来る。

また、本発明の電極は様々な形状の非水電解質二次電池に適用可能であり、電池の形状や封止形態は特に限定されないが、本発明は特に折り畳み型や捲回型の二次電池に対して有効である。捲回型非水電解質二次電池に適用する場合には、以下に示す構成を有することが好ましい。図面を参照しながら説明する。

図６は、本発明の捲回型非水電解質二次電池の概略断面図である。図６において、シート状の正極３１と本発明の電極板を用いたシート状の負極２０とは、それらの間に配置された、両極板よりも幅広な帯状のセパレータ３３とともに捲回され、極板群３２を形成している。正極３１にはアルミニウムなどからなる正極リード３４が接続され、その一端は周縁にポリプロピレンなどからなる絶縁パッキン４０が配された封口板３９に接続されている。電極板２０には銅などからなる電極リード３５が接続され、その一端は極板群３２を収容する電池缶３８に接続されている。電極リード３５は、例えば第２の活物質層２３の一部を剥離して集電体２２を露出させ、そこに溶接などにより電気的接続がされている。また、予め集電体２２に、わずかに露出部を形成しておき、そこに電極リード３５を接続しても良い。極板群３２の上下には、それぞれ上部絶縁リング３６および下部絶縁リング３７が配されている。極板群３２には、前述したリチウムイオン伝導性を有する電解質（図示せず）が含浸されている。電池缶３８の開口は、封口板３９で塞がれている。

ここで、シート状の負極２０として形成された、集電体２２上に形成された第１の活物質層２１および第２の活物質層２２の厚みは、集電体２２の長さ方向端部において中央部に対して０％を超えて５０％以下の領域を有する。これによって電池のエネルギー密度を大きく損なうことなく、電池製造工程における集電体材料の微粉発生を防ぐことが出来る。なお、極板の全幅にわたって集電体の長さ方向端部における厚みが中央部に対して０％を超えて５０％以下である必要は必ずしもなく、電池設計や工程上の都合により、極板の一部に限って、上記の活物質層厚み軽減程度の限定から逸することは本発明の主旨を損なうものではない。

(実施例)
本発明を具体的な実施例により説明する。

（実施例１）
古河サーキットホイル（株）製の粗面化銅箔（３５ミクロン厚、第１の面はＲａ＝２ミクロン、第２の面はＲａ＝１ミクロン）を集電体とし、第１の面上に真空蒸着法によって電極活物質層を形成し、電極を作製した。電極活物質層は、０．００５Ｐａまで真空槽を排気後、日本電子（株）製の２７０度偏向型電子銃を用いて、３０ｓｃｃｍの流量で酸素を導入しながらシリコンを加熱することによって蒸発させ、集電体上に堆積させることによって作製した。第１の活物質層は２０ｎｍ／秒の堆積速度で集電体上に堆積させて形成し、第２の活物質層の厚みが第１の活物質層の厚みの２５％程度となるように、遮蔽部の位置を集電体から５０ｍｍ程度にして調整した。次に第２の集電体の長さ方向に沿って両端を、カミソリ刃を用いて切断し、集電体の中央部に形成された第１の活物質層と、集電体の長さ方向の端部に形成された第２の活物質層と、からなる電極を得た。研磨断面のＳＥＭ観察では、第２の活物質層の厚さは５ミクロン、第１の活物質層の厚さは２０ミクロンであった。なお電極物質層は、第１の活物質層が約６０ｃｍ継続した後、第２の活物質層が１０ｍｍ程度形成されるような繰り返し構造とした。

作製した電極（６０ｍｍ幅、４ｍ長）を、活物質層が石英製四角柱の角に接するように、張力１．２ｋｇ、折れ角１６０度（鈍角）で押しつけて、速度２ｍ／分で走行させた。電極を１ｍ走行させた後の石英製四角柱の電極が摺動した角を光学顕微鏡観察した。図７はその結果である。図７において、白い部分が石英製四角柱の表面であり、黒い部分は空間である。図７に示すとおり、石英製四角柱の、電極が摺動した角付近の表面には、電極から微粉が剥離したことに起因する汚れはほとんど無かった。また、電極上の活物質層表面には、石英製四角柱の角との摺動により発生する摺動痕は、目視では確認できなかった。

（比較例１）
実施例1と同様の集電体の上に真空蒸着法によって電極活物質層を形成し、電極を作製した。電極活物質層は、実施例１と同様の方法および条件でシリコンを酸素導入雰囲気中で蒸発させ、集電体上に堆積させることによって作製した。また、電極活物質層は、集電体の中央部に形成し、集電体の長さ方向に沿って断続的に別の銅箔であらかじめマスキングして成膜を行った。電極物質層は、第１の活物質層が約６０ｃｍ継続した後、銅箔露出部分が１０ｍｍ程度形成されるような繰り返し構造とした。

次に集電体の長さ方向に沿って両端を、カミソリ刃を用いて切断し、集電体端部には第２の活物質層を形成せずに、銅箔を露出させた電極（６０ｍｍ幅、４ｍ長）を得た。研磨断面のＳＥＭ観察より、第１の活物質層の厚さは２０ミクロンであった。

作製した電極を、実施例１と同様の配置で石英製の角柱に相対させ、幅方向あたりの張力２００ｇ／ｃｍで２ｍ／分の速度で摺動した。１ｍ走行後、実施例１と同様の手法により石英製四角柱の電極が摺動した角を光学顕微鏡観察した。図８はその結果である。図８において、白い部分が石英製四角柱の表面であり、黒い部分は空間である。図８に示すとおり、集電体から剥がれ落ちた銅粉が白い点として、石英製四角柱の電極が摺動した角付近の表面に観察された。

一方、電極の銅箔露出部分の表面には、石英製四角柱の角との摺動により発生した摺動痕が目視で確認できた。

本発明にかかる二次電池用電極板、およびそれを用いた二次電池は、高容量活物質を用
い、かつ面粗度の粗い集電体を用いても電池組立時等の集電体の削れを軽減することができ、電池の信頼性が向上するので、非水電解質二次電池用電極、およびそれを用いた非水電解質二次電池として有用である。

また電気二重層キャパシタの一方の電極の活物質を、カーボンブラックからグラファイトに変更し、電解液をリチウムイオン含有の非水電解液へ変更することによりエネルギー密度を向上させた電気化学キャパシタが検討されている。本発明の電極板を、このような電気化学キャパシタのグラファイト電極に代えて使用することにより、電気化学キャパシタの信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態における電極板の表面および断面構造を示す概略図従来の電極板の表面および断面構造を示す概略図本発明の実施の形態における製造装置の一例を示す概略図遮蔽機構の一例を示した概略図遮蔽機構の動作を説明するための概略図本発明の実施の形態における捲回型非水電解質二次電池の概略断面図本発明の実施例における石製製角柱の表面顕微鏡写真比較例における石製製角柱の表面顕微鏡写真

符号の説明

１排気ポンプ
２真空槽
３巻き取りロール
５搬送ローラ
６第１キャン
７第２キャン
８巻き出しロール
９活物質付与源
１０遮蔽板
１１ガス導入管
２０電極板
２１第１の活物質層
２２集電体
２３第２の活物質層
２４電極活物質層
２５従来の電極板
２６集電体の走行方向
２７遮蔽機構の移動方向
２８遮蔽機構
２９遮蔽部
３１正極
３２極板群
３３セパレータ
３４正極リード
３５負極リード
３６上部絶縁リング
３７下部絶縁リング
３８電池缶
３９封口板
４０絶縁パッキン
４４送出リール
４５巻き取りリール
４６遮蔽部支持機構

Claims

リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む正極板と、
Ｒａ＝０．１〜４μｍの凹凸を有する集電体と、前記集電体上に形成されたリチウムイオンを吸蔵および放出可能な電極活物質を含む電極活物質層と、を有する負極板と、
セパレータと、から構成される極板群と、
リチウムイオン伝導性を有する電解質と、を含む非水電解質二次電池であって、
前記電極活物質層は、前記集電体の中央部に形成された第１の活物質層と、前記正極の正極活物質と対向しない電極部分である前記集電体の長さ方向の端部に、長さ方向の端部において前記集電体の面が露出しないように形成され、前記第１の活物質層よりも薄い第２の活物質層とからなり、
前記第２の活物質層の厚さは、前記第１の活物質層の厚さの０％より大きく５０％以下であることを特徴とする非水電解質二次電池。
前記電極活物質層は気相法で作製された層であること、を特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
前記極板群は、前記正極板と前記負極板とを前記セパレータを介して長さ方向に捲回または折り畳んで構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。