JP5223968B2 - 非水電解液二次電池、車両及び電池使用機器 - Google Patents

Description

本発明は、長尺状の正極板と長尺状の負極板とが長尺状のセパレータを介して扁平状に捲回された扁平状捲回型電極体を備える非水電解液二次電池に関する。また、この非水電解液二次電池を搭載する車両及び電池使用機器に関する。

従来より、長尺状の正極板と長尺状の負極板とが長尺状のセパレータを介して捲回された捲回型電極体を備える二次電池が知られている。このうち正極板は、長尺状の正極集電箔の一部に正極活物質層が形成されてなり、長手方向に延びる帯状をなし、正極活物質層が存在する正極部と、長手方向に延びる帯状をなし、正極活物質層が存在しない正極集電部とを有する。また、負極板は、長尺状の負極集電箔の一部に負極活物質層が形成されてなり、長手方向に延びる帯状をなし、負極活物質層が存在する負極部と、長手方向に延びる帯状をなし、負極活物質層が存在しない負極集電部とを有する。そして、捲回型電極体を構成した状態では、その軸線方向一方側に、正極板の正極集電部が渦巻き状をなしてセパレータから突出すると共に、軸線方向他方側に、負極板の負極集電部が渦巻き状をなしてセパレータから突出している。
更に、このような形態の二次電池において、正極板の正極集電部等や負極板の負極集電部等に、樹脂等からなる絶縁層を設けることが知られている。例えば、下記特許文献１，２に、このような絶縁層を設けた二次電池が開示されている。

特許文献１に開示された二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して円筒状に捲回されてなる円筒状捲回型電極体を有する（特許文献１の図１等を参照）。この二次電池では、正極板または負極板のうち、活物質塗布部（正極部または負極部）及び露出部（正極集電部または負極集電部）のうち、これらの境界近傍に樹脂コーティングを施し、正極板等の長手方向に一端から他端まで延びる（円筒状捲回型電極体を構成した状態において最内周から最外周まで延びる）帯状の絶縁層を形成している。このような絶縁層を設けることにより、活物質塗布部に形成された活物質層のうち、露出部に隣接する活物質層の端部が絶縁層に覆われるので、この活物質層の端部が集電箔から脱落するのを防止でき、脱落した活物質層の破片に起因して短絡が生じるのを防止できる旨が記載されている。

特許文献２に開示された二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して円筒状に捲回された円筒状捲回型電極体を有する（特許文献２の図１，図２等を参照）。この二次電池では、正極板または負極板の集電体露出部（正極集電部または負極集電部）のうち、活物質塗着端側（正極部側または負極部側）の一部に、絶縁性樹脂を塗布したり、絶縁性テープを貼り付けることにより、正極板等の長手方向に一端から他端まで延びる（円筒状捲回型電極体を構成した状態において最内周から最外周まで延びる）帯状の絶縁層を形成している。このような絶縁層を設けることにより、集電体露出部が補強されるので、振動や衝撃などにより集電露出部が変形するのを防止できる旨が記載されている。

特開２００２−３６７６０７号公報 特開２００６−３２１１２号公報

ところで、捲回型電極体を、前述の特許文献１，２のような円筒状ではなく、扁平状とした扁平状捲回型電極体を備える非水電解液二次電池では、この扁平状捲回型電極体を構成する正極板のうち、半円筒状に曲げられた部分（以下、「半円筒部」とも言う）で、正極活物質層が正極集電箔から剥がれ落ちるおそれがある。特に、複数の半円筒部のうち、最内周に位置する部分（以下、「最内周半円筒部」とも言う）や、これに近い半円筒部では、曲率が大きいために、正極活物質層が正極集電箔から剥がれ落ち易い。剥がれた正極活物質層の破片は、正極集電部とセパレータとの隙間を通じて、扁平状捲回型電極体の軸線方向一方側から電極体の各部に移動し得るので、この破片により扁平状捲回型電極体に短絡が生じるおそれがある。

また、扁平状捲回型電極体を備える非水電解液二次電池は、一般に、非水電解液二次電池（電池ケース）を扁平状捲回型電極体の厚み方向に押圧した状態で使用する。このため、正極板のうち、２つの半円筒部の間に位置する平板状の部分（以下、「平板部」とも言う）には、それぞれ押圧力が掛かっており、また、セパレータのうち、これらの正極板の平板部に対向する部分は、それぞれこの押圧力により拘束されている。従って、セパレータのうち、正極板の平板部に対向する部分は、過充電末期などに生じる発熱により扁平状捲回型電極体が高温になった場合でも、熱収縮し難い。

一方、セパレータのうち、正極板の半円筒部に対向する部分は、いずれも上述の押圧力が殆ど掛からず拘束されていないので、扁平状捲回型電極体が高温になると、熱収縮し易い。正極板の半円筒部のうちでも最内周半円筒部は特に高温になるため、セパレータのうち、正極板の最内周半円筒部に対向する部分が、特に大きく熱収縮し易い。

ところで、扁平状捲回型電極体の軸線方向一方側では、正極板のうち、正極活物質層が存在しない正極集電部の一部と、負極板のうち、負極活物質層が存在する負極部の一部とが、セパレータを介して対向している。このため、この部分でセパレータが軸線方向に大きく熱収縮すると、正極集電部と負極部との間にセパレータが介在しない部分が生じて、正極集電部（正極集電箔）と負極部（その負極活物質層）とが接触するおそれがある。特に、正極集電部は、正極活物質層が存在せずに正極集電箔が露出しているので、電気抵抗が小さい。また、炭素等からなる負極活物質層も電気抵抗が小さい。従って、上述のように正極集電部（正極集電箔）と負極部（負極活物質層）とが接触すると、短絡電流が大きく発熱量も大きくなりがちで好ましくない。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、扁平状捲回型電極体を備える非水電解液二次電池において、正極板の最内周半円筒部で正極集電箔から剥がれた正極活物質層の破片に起因して、扁平状捲回型電極体に短絡が生じるのを防止できると共に、正極集電部のうち最内周半円筒部に属する部分と、負極板の負極部とが接触して短絡することを防止できる非水電解液二次電池を提供することを目的とする。また、この非水電解液二次電池を搭載する車両、及び、この非水電解液二次電池を搭載する電池使用機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、長尺状の正極集電箔の一部に正極活物質層が形成された長尺状の正極板であって、この正極板の長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記正極活物質層が存在する正極部、及び、この正極板の幅方向の一端に位置して、前記長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記正極活物質層が存在しない正極集電部を含む正極板と、長尺状の負極集電箔の一部に負極活物質層が形成された長尺状の負極板であって、この負極板の長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記負極活物質層が存在する負極部、及び、この負極板の幅方向の一端に位置して、前記長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記負極活物質層が存在しない負極集電部を含む負極板と、長尺状のセパレータと、を有し、前記正極板と前記負極板とが前記セパレータを介して互いに重なり、軸線周りに扁平状に捲回されている扁平状捲回型電極体を備える非水電解液二次電池であって、前記正極板の前記正極集電部は、前記扁平状捲回型電極体の状態において、前記正極部の前記軸線方向一方側に隣在し、前記負極板の前記負極部と対向する対向集電部を有し、前記正極板は、電気絶縁性を有し、前記正極集電部の前記長手方向の一部を覆う集電部被覆層であって、少なくとも、前記対向集電部のうち、最内周に位置し半円筒状に曲げられた対向集電最内周半円筒部を覆う集電部被覆層を有する非水電解液二次電池である。

この非水電解液二次電池では、扁平状捲回型電極体を構成する正極板に、正極集電部のうち、少なくとも対向集電部の対向集電最内周半円筒部を覆う形態の集電部被覆層を設けている。この集電部被覆層は、扁平状捲回型電極体を構成した状態において、対向集電最内周半円筒部をなす正極集電箔とセパレータとの間に配置されるので、対向集電最内周半円筒部（正極集電箔）とセパレータとの隙間を無くす、或いは隙間を小さくできる。このため、前述したように、正極板の最内周半円筒部で正極活物質層が正極集電箔から剥がれたとしても、この剥がれた正極活物質層の破片が、正極集電部とセパレータとの間を通じて、扁平状捲回型電極体の軸線方向一方側から電極体の各部に移動するのを防止できる。従って、この非水電解液二次電池では、剥がれた正極活物質層の破片に起因して、扁平状捲回型電極体に短絡が生じるのを防止できる。

また、過充電末期などに生じる発熱により扁平状捲回型電極体が高温になって、セパレータのうち、特に高温になり易い正極板の対向集電最内周半円筒部に対向する部分が、軸線方向に大きく熱収縮した場合でも、対向集電最内周半円筒部と負極部との間には集電部被覆層が介在するので、これにより対向集電最内周半円筒部（正極集電箔）と負極部（その負極活物質層）とが接触して短絡するのを防止できる。

なお、「集電部被覆層」は、例えば、電気絶縁性を有する樹脂やゴム、セラミックなどの材質により形成できる。また、「集電部被覆層」は、例えば、絶縁材料を分散させたペーストを塗布し乾燥させることにより形成できる他、絶縁性のテープを貼り付けることによっても形成できる。

更に、上記の非水電解液二次電池であって、前記扁平状捲回型電極体における前記正極板の捲回数をＮ（回）としたとき、前記集電部被覆層を、前記正極板のうち、内側から数えてＮ／２周目以内の部位に形成してなる非水電解液二次電池とすると良い。

扁平状捲回型電極体における正極板の捲回数をＮ（回）としたとき、この非水電解液二次電池では、前述の集電部被覆層を、正極板のうち、内側から数えてＮ／２周目以内の部位に形成し、Ｎ／２周目よりも外周には形成していない。このように集電部被覆層の形成範囲を内周側の一部に留めることで、集電部被覆層の形成に伴う電池重量の増加を抑えることができる。また、集電部被覆層を形成することより、電池製造時に電解液が扁平状捲回型電極体内に染み込み難くなるのを抑制できる。
更に、前記集電部被覆層を、前記正極部のうち、内側から数えて３周目以内の部位に形成するのが好ましい。

更に、上記のいずれかに記載の非水電解液二次電池であって、前記集電部被覆層の厚みを、前記正極活物質層の厚み以上としてなる非水電解液二次電池とすると良い。

集電部被覆層の厚みを正極活物質層の厚み以上とすることにより、扁平状捲回型電極体を構成した状態において、集電部被覆層がセパレータに密着して、対向集電最内周半円筒部（正極集電箔）とセパレータとの隙間を無くすことができる。これにより、正極部の最内周半円筒部で正極活物質層が正極集電箔から剥がれたとしても、この剥がれた正極活物質層の破片が、正極集電部とセパレータとの間を通じて、扁平状捲回型電極体の軸線方向一方側から電極体の各部に移動するのをより確実に防止できる。従って、剥がれた正極活物質層の破片に起因して短絡が生じるのを、より確実に防止できる。

また、集電部被覆層の厚みを正極活物質層の厚み以上とすることにより、この集電部被覆層と負極板の負極部との間でセパレータが拘束される。このため、過充電末期などに生じる発熱により扁平状捲回型電極体が高温になった場合でも、セパレータのこの部分での熱収縮がし難くなる。従って、正極板の対向集電最内周半円筒部と負極板の負極部とが接触して短絡するのを、より確実に防止できる。

また、他の態様は、上記のいずれかに記載の非水電解液二次電池を搭載し、この非水電解液二次電池に蓄えた電気エネルギを、駆動源の駆動エネルギの全部または一部として使用する車両である。

前述の非水電解液二次電池は、正極板の最内周半円筒部で正極集電箔から剥がれた正極活物質層の破片に起因して、扁平状捲回型電極体に短絡が生じるの防止できると共に、正極集電部のうち最内周半円筒部に属する部分と、負極板の負極部とが接触して短絡することを防止できる。従って、このリチウムイオン二次電池を搭載する車両の信頼性を高くすることができる。
なお、「車両」としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータなどが挙げられる。

また、他の態様は、上記のいずれかに記載の非水電解液二次電池を搭載し、この非水電解液二次電池をエネルギ源の少なくとも１つとして使用する電池使用機器である。

前述の非水電解液二次電池は、正極板の最内周半円筒部で正極集電箔から剥がれた正極活物質層の破片に起因して、扁平状捲回型電極体に短絡が生じるの防止できると共に、正極集電部のうち最内周半円筒部に属する部分と、負極板の負極部とが接触して短絡することを防止できる。従って、このリチウムイオン二次電池を搭載する電池使用機器の信頼性を高くすることができる。
なお、「電池使用機器」としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。

実施形態１に係るリチウムイオン二次電池の縦断面図である。 実施形態１に係り、扁平状捲回型電極体を示す斜視図である。 実施形態１に係り、正極板を示す平面図である。 実施形態１に係り、正極板の図３におけるＡ−Ａ断面図である。 実施形態１に係り、負極板を示す平面図である。 実施形態１に係り、負極板の図５におけるＢ−Ｂ断面図である。 実施形態１に係り、セパレータを示す平面図である。 実施形態１に係り、セパレータの図７におけるＣ−Ｃ断面図である。 実施形態１に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態を示す部分平面図である。 実施形態１に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態の、図９におけるＤ−Ｄ断面図である。 実施形態１に係り、ケース蓋部材、正極電極端子部材及び負極電極端子部材等を示す分解斜視図である。 実施形態２に係り、正極板を示す平面図である。 実施形態２に係り、正極板の図１２におけるＥ−Ｅ断面図である。 実施形態２に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態を示す部分平面図である。 実施形態２に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態の、図１４におけるＦ−Ｆ断面図である。 実施形態２に係り、正極板を示す平面図である。 実施形態２に係り、正極板の図１６におけるＧ−Ｇ断面図である。 実施形態２に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態を示す部分平面図である。 実施形態２に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態の、図１８におけるＨ−Ｈ断面図である。 実施形態４に係る車両を示す説明図である。 実施形態５に係るハンマードリルを示す説明図である。

１００，２００，３００ リチウムイオン二次電池（非水電解液二次電池）
１２０，２２０，３２０ 扁平状捲回型電極体
１２１，２２１，３２１ 正極板
１２１ｗ，２２１ｗ，３２１ｗ 正極部
１２１ｍ，２２１ｍ，３２１ｍ 正極集電部
１２１ｍ１，２２１ｍ１，３２１ｍ１ 対向集電部
１２１ｍ１ａ，２２１ｍ１ａ，３２１ｍ１ａ 対向集電最内周部
１２１ｍ１ａｒ，２２１ｍ１ａｒ，３２１ｍ１ａｒ 対向集電最内周半円筒部
１２１ｍ１ａｈ，２２１ｍ１ａｈ，３２１ｍ１ａｈ 対向集電最内周平板部
１２１ｍ２，２２１ｍ２，３２１ｍ２ 非対向集電部
１２２ 正極集電箔
１２３ 正極活物質層
１２５，２２５，３２５ 集電部被覆層
１３１ 負極板
１３１ｗ 負極部
１３１ｍ 負極集電部
１３２ 負極集電箔
１３３ 負極活物質層
１４１ セパレータ
７００ 車両
８００ ハンマードリル
ＡＸ 軸線
ＳＡ 軸線方向一方側
ＳＢ 軸線方向他方側
Ｔｓｍ （集電部被覆層の）厚み
Ｔｓｗ （正極活物質層の）厚み

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態１に係るリチウムイオン二次電池（非水電解液二次電池）１００を示す。また、図２に、このリチウムイオン二次電池１００を構成する扁平状捲回型電極体１２０を示す。更に、この扁平状捲回型電極体１２０を構成する正極板１２１を図３及び図４に示し、負極板１３１を図５及び図６に示し、セパレータ１４１を図７及び図８に示す。また、図９及び図１０に、正極板１２１と負極板１３１とをセパレータ１４１を介して重ねた状態を示す。また、図１１に、ケース蓋部材１１３、正極電極端子部材１５０及び負極電極端子部材１６０等の詳細を示す。

このリチウムイオン二次電池１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両や、ハンマードリル等の電池使用機器に搭載される角型電池である。このリチウムイオン二次電池１００は、角型の電池ケース１１０、この電池ケース１１０内に収容された扁平状捲回型電極体１２０、電池ケース１１０に支持された正極電極端子部材１５０及び負極電極端子部材１６０等から構成されている（図１参照）。また、電池ケース１１０内には、図示しない電解液が注入されている。

このうち、電池ケース１１０は、上側のみが開口した箱状のケース本体部材１１１と、このケース本体部材１１１の開口１１１ｈを閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材１１３とから構成されている。ケース蓋部材１１３には、電池ケース１１０の内圧が所定圧力に達した際に破断する安全弁部１１３ｊが設けられている（図１及び図１１参照）。また、ケース蓋部材１１３には、電解液を電池ケース１１０内に注入する為の電解液注入口１１３ｄが設けられている。

また、ケース蓋部材１１３には、正極電極端子部材１５０及び負極電極端子部材１６０が、それぞれ３つの絶縁部材１８１，１８３，１８５を介して固設されている。これら正極電極端子部材１５０及び負極電極端子部材１６０は、それぞれ３つの端子金具１５１，１５３，１５５により構成されている。電池ケース１１０内において、正極電極端子部材１５０は、扁平状捲回型電極体１２０の正極板１２１に接続され、負極電極端子部材１６０は、扁平状捲回型電極体１２０の負極板１３１に接続されている。

次に、扁平状捲回型電極体１２０について説明する。この扁平状捲回型電極体１２０は、絶縁フィルムを上側のみが開口した袋状に形成した絶縁フィルム包囲体１７０内に収容され、横倒しにした状態で、電池ケース１１０内に収容されている（図１参照）。この扁平状捲回型電極体１２０は、長尺状の正極板１２１（図３及び図４参照）と長尺状の負極板１３１（図５及び図６参照）とを、通気性を有する長尺状のセパレータ１４１（図７及び図８参照）を介して互いに重ねて軸線ＡＸ周りに捲回し、扁平状に圧縮したものである（図９、図１０及び図２参照）。

扁平状捲回型電極体１２０の軸線ＡＸ方向一方側ＳＡ（図１中、左側、図２中、上方）には、正極板１２１のうち後述する正極集電部１２１ｍが、渦巻き状をなしてセパレータ１４１から突出している。一方、扁平状捲回型電極体１２０の軸線ＡＸ方向他方側ＳＢ（図１中、右側、図２中、下方）には、負極板１３１のうち後述する負極集電部１３１ｍが、渦巻き状をなしてセパレータ１４１から突出している。

このうち、正極板１２１は、図３、図４、図９及び図１０に示すように、芯材として、厚み１５μｍの長尺状のアルミニウム箔からなる正極集電箔１２２を有する。この正極集電箔１２２の両面には、それぞれ、厚みＴｓｗ＝３５μｍの正極活物質層１２３が、長手方向（図３及び図９中、左右方向、図４及び図１０中、紙面に直交する方向）に帯状に設けられている。この正極活物質層１２３は、正極活物質、導電剤及び結着剤からなる。

正極板１２１のうち、自身の厚み方向に正極活物質層１２３が存在する帯状の部位が、正極部１２１ｗである。この正極部１２１ｗは、扁平状捲回型電極体１２０を構成した状態において、その全域がセパレータ１４１を介して、後述する負極板１３１の負極部１３１ｗ（詳細には、負極中央部１３１ｗ１）と対向している（図９及び図１０参照）。
また、正極板１２１に正極部１２１ｗを形成したことに伴い、正極集電箔１２２のうち、幅方向の一端（図３及び図９中、上方、図４及び図１０中、左側）は、長手方向に帯状に延び、自身の厚み方向に正極活物質層１２３が存在しない正極集電部１２１ｍとなっている。

この正極集電部１２１ｍは、対向集電部１２１ｍ１と非対向集電部１２１ｍ２とを有する。このうち、対向集電部１２１ｍ１は、扁平状捲回型電極体１２０を構成した状態において、正極部１２１ｗの軸線ＡＸ方向一方側ＳＡ（図３及び図９中、下方）に隣在し、セパレータ１４１を介して、後述する負極板１３１の負極部１３１ｗ（詳細には、負極一方側部１３１ｗ２）と対向する帯状の部位である。一方、非対向集電部１２１ｍ２は、この対向集電部１２１ｍ１の更に軸線ＡＸ方向一方側ＳＡに隣在し、負極板１３１とは対向しない帯状の部位である。

また、正極板１２１は、扁平状捲回型電極体１２０を構成した状態において最内周に位置する最内周部１２１ａを有する（図３等を参照）。更に、この最内周部１２１ａは、半円筒状に曲げられた２つの最内周半円筒部１２１ａｒ，１２１ａｒと、これら最内周半円筒部１２１ａｒ，１２１ａｒの間に位置する平板状の最内周平板部１２１ａｈ，１２１ａｈ，１２１ａｈとを有する（図３、図４、図９及び図１０参照）。
そして、対向集電部１２１ｍ１のうち、正極板１２１の最内周部１２１ａに属する部分が、対向集電最内周部１２１ｍ１ａである。また、対向集電部１２１ｍ１のうち、正極板１２１の最内周半円筒部１２１ａｒに属する部分が、対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒであり、正極板１２１の最内周平板部１２１ａｈに属する部分が、対向集電最内周平板部１２１ｍ１ａｈである。

また、本実施形態１の正極板１２１は、電気絶縁性及び融点３５０℃以上の耐熱性を有し、対向集電部１２１ｍ１の長手方向の一部を覆う複数（具体的には２つ）の集電部被覆層１２５，１２５を有する（図３、図４、図９及び図１０参照）。具体的には、これらの集電部被覆層１２５，１２５は、ポリイミドからなる。これらの集電部被覆層１２５，１２５は、対向集電部１２１ｍ１のうち、前述の２つの対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ，１２１ｍ１ａｒを覆っている。また、集電部被覆層１２５の厚みＴｓｍは、Ｔｓｍ＝３５μｍであり、前述の正極活物質層１２３の厚みＴｓｗと等しい。

次に、負極板１３１について説明する。負極板１３１は、図５、図６、図９及び図１０に示すように、芯材として、厚み１０μｍの長尺状の銅箔からなる負極集電箔１３２を有する。この負極集電箔１３２の両面には、それぞれ、厚み３０μｍの負極活物質層１３３が、長手方向（図５及び図９中、左右方向、図６及び図１０中、紙面に直交する方向）に帯状に設けられている。負極活物質層１３３は、負極活物質、結着剤及び増粘剤からなる。

負極板１３１のうち、自身の厚み方向に負極活物質層１３３が存在する帯状の部位が、負極部１３１ｗである。この負極部１３１ｗは、扁平状捲回型電極体１２０を構成した状態において、負極中央部１３１ｗ１と負極一方側部１３１ｗ２と負極他方側部１３１ｗ３とを有する。このうち、負極中央部１３１ｗ１は、負極部１３１ｗの軸線ＡＸ方向（幅方向）の中央に位置し、セパレータ１４１を介して、正極板１２１の正極部１２１ｗと対向する帯状の部位である（図５、図６、図９及び図１０参照）。

また、負極一方側部１３１ｗ２は、負極中央部１３１ｗ１の軸線ＡＸ方向一方側ＳＡ（図５及び図９中、上方、図６及び図１０中、左側）に隣在し、セパレータ１４１を介して、正極板１２１の正極集電部１２１ｍ（詳細には、対向集電部１２１ｍ１）と対向する帯状の部位である。また、負極他方側部１３１ｗ３は、負極中央部１３１ｗ１の軸線ＡＸ方向他方側ＳＢ（図５及び図９中、下方、図６及び図１０中、右側）に隣在し、正極板１２１とは対向せずに、セパレータ１４１のみと対向する帯状の部位である。

また、負極板１３１に負極部１３１ｗを形成したことに伴い、負極集電箔１３２のうち、幅方向の他端（図５及び図９中、下方、図６及び図１０中、右側）は、長手方向に帯状に延び、自身の厚み方向に負極活物質層１３３が存在しない負極集電部１３１ｍとなっている。
また、セパレータ１４１（図７、図８、図９及び図１０参照）は、公知の樹脂からなり、長尺状をなす。

以上で説明したように、本実施形態１のリチウムイオン二次電池１００では、扁平状捲回型電極体１２０を構成する正極板１２１に、正極集電部１２１ｍの対向集電部１２１ｍ１のうち、２つの対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ，１２１ｍ１ａｒをそれぞれ覆う集電部被覆層１２５，１２５を有する。各集電部被覆層１２５は、扁平状捲回型電極体１２０を構成した状態において、対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ（正極集電箔１２２）とセパレータ１４１との間に配置されるので、この対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ（正極集電箔１２２）とセパレータ１４１との隙間を小さくできる。

特に、本実施形態１では、集電部被覆層１２５の厚みＴｓｍを正極活物質層の厚みＴｓｗ以上としているので、扁平状捲回型電極体１２０を構成した状態において、集電部被覆層１２５がセパレータ１４１に密着して、対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ（正極集電箔１２２）とセパレータ１４１との隙間を無くすことができる。
このため、正極板１２１の最内周半円筒部１２１ａｒ，１２１ａｒで正極活物質層１２３が正極集電箔１２２から剥がれたとしても、この剥がれた正極活物質層１２３の破片が、正極集電部１２１ｍとセパレータ１４１との間を通じて、扁平状捲回型電極体１２０の軸線ＡＸ方向一方側ＳＡから電極体の各部に移動するのを防止できる。従って、このリチウムイオン二次電池１００では、剥がれた正極活物質層１２３の破片に起因して、扁平状捲回型電極体１２０に短絡が生じるのを防止できる。

また、過充電末期などに生じる発熱により扁平状捲回型電極体１２０が高温になって、仮に、セパレータ１４１のうち、特に高温になり易い対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒに対向する部分が、軸線ＡＸ方向に大きく熱収縮した場合であっても、対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒと負極部１３１ｗとの間には集電部被覆層１２５が介在するので、これにより正極集電部１２１ｍ（対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ）と負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを防止できる。

特に、本実施形態１では、集電部被覆層１２５の厚みＴｓｍを正極活物質層１２３の厚みＴｓｗ以上とすることにより、この集電部被覆層１２５と負極板１３１の負極部１３１ｗとの間でセパレータ１４１が拘束される。このため、扁平状捲回型電極体１２０が高温になった場合でも、セパレータ１４１のこの部分での熱収縮がし難くなる。従って、正極集電部１２１ｍ（対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ）と負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを、より確実に防止できる。

また、本実施形態１では、正極板１２１の捲回数をＮ（回）としたとき、集電部被覆層１２５を、正極板１２１のうち、内側から数えてＮ／２周目以内の部位に形成し、Ｎ／２周目よりも外周には形成していない。このように集電部被覆層１２５の形成範囲を内周側の一部に留めることで、集電部被覆層１２５の形成に伴う電池重量の増加を抑えることができる。また、集電部被覆層１２５を形成することより、電池製造時に電解液が扁平状捲回型電極体１２０内に染み込み難くなるのを抑制できる。

次いで、上記リチウムイオン二次電池１００の製造方法について説明する。
まず、正極板１２１を製造する。即ち、長尺状のアルミニウム箔からなる正極集電箔１２２を用意する。そして、この正極集電箔１２２の一方の主面に、長手方向に延びる帯状の正極集電部１２１ｍを形成しつつ、正極活物質、導電材及び結着剤を含む正極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、帯状の正極部１２１ｗを形成する。同様に、正極集電箔１２２の反対側の主面にも、帯状の正極集電部１２１ｍを形成しつつ、正極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、帯状の正極部１２１ｗを形成する。その後、電極密度を向上させるために、加圧ロールにより、正極活物質層１２３を圧縮する。

次に、集電部被覆層１２５を形成する。具体的には、ポリイミドからなる絶縁性テープを、正極集電部１２１ｍのうち、扁平状捲回型電極体１２０を構成したときに、対向集電部１２１ｍ１の対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ，１２１ｍ１ａｒとなる部分にそれぞれ貼り付ける。かくして、前述の正極板１２１ができる（図３及び図４参照）。

また別途、負極板１３１を製造する。即ち、長尺状の銅箔からなる負極集電箔１３２を用意する。そして、この負極集電箔１３２の一方の主面に、長手方向に延びる帯状の負極集電部１３１ｍを形成しつつ、負極活物質、結着剤及び増粘剤を含む負極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、帯状の負極部１３１ｗを形成する。また、この負極集電箔１３２の反対側の主面にも、帯状の負極集電部１３１ｍを形成しつつ、負極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、帯状の負極部１３１ｗを形成する。その後、電極密度を向上させるために、加圧ロールにより、負極活物質層１３３を圧縮する。かくして、負極板１３１が形成される（図５及び図６参照）。

また、長尺状のセパレータ本体１４１を用意する。そして、正極板１２１と負極板１３１とをセパレータ１４１を介して互いに重ね（図９及び図１０参照）、巻き芯を用いて軸線ＡＸ周りに捲回し、その後、扁平状に圧縮して前述の扁平状捲回型電極体１２０を形成する（図２参照）。
次に、この扁平状捲回型電極体１２０を用いて電池を組み立てる。その後、電解液注入口１１３ｄから電池ケース１１０内に電解液を注入し、この電解液注液口１１３ｄを封止する。かくして、リチウムイオン二次電池１００が完成する。

（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について、図１２〜図１４を参照しつつ説明する。本実施形態２のリチウムイオン二次電池２００では、集電部被覆層２２５の形態が、上記実施形態１のリチウムイオン二次電池１００の集電部被覆層１２５と異なる。それ以外は、上記実施形態１と同様であるので、上記実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。

本実施形態２に係る正極板２２１は、図１２〜図１４に示すように、上記実施形態１と同様の正極集電箔１２２と正極活物質層１２３とを有する。また、この正極板２２１は、上記実施形態１と同様に、正極部２２１ｗと、対向集電部２２１ｍ１及び非対向集電部２２１ｍ２からなる正極集電部２２１ｍとを有する。
また、正極板２２１は、扁平状捲回型電極体２２０を構成した状態において最内周に位置する最内周部２２１ａを有する（図１２等を参照）。更に、この最内周部２２１ａは、半円筒状に曲げられた２つの最内周半円筒部２２１ａｒ，２２１ａｒと、これら最内周半円筒部２２１ａｒ，２２１ａｒの間に位置する平板状の最内周平板部２２１ａｈ，２２１ａｈ，２２１ａｈとを有する（図１２〜図１４参照）。

そして、対向集電部２２１ｍ１のうち、正極板２２１の最内周部２２１ａに属する部分が、対向集電最内周部２２１ｍ１ａである。また、対向集電部２２１ｍ１のうち、正極板２２１の最内周半円筒部２２１ａｒに属する部分が、対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒであり、正極板２２１の最内周平板部２２１ａｈに属する部分が、対向集電最内周平板部２２１ｍ１ａｈである。
また、非対向集電部２２１ｍ２のうち、正極板２２１の最内周部２２１ａに属する部分が、非対向集電最内周部２２１ｍ２ａである。また、非対向集電部２２１ｍ２のうち、正極板２２１の最内周半円筒部２２１ａｒに属する部分が、非対向集電最内周半円筒部２２１ｍ２ａｒであり、正極板２２１の最内周平板部２２１ａｈに属する部分が、非対向集電最内周平板部２２１ｍ２ａｈである。

また、この正極板２２１は、電気絶縁性及び融点３５０℃以上の耐熱性を有するポリイミドテープからなる複数（具体的には２つ）の集電部被覆層２２５，２２５を有する。これらの集電部被覆層２２５，２２５は、対向集電部２２１ｍ１のうち、前述の対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒ，２２１ｍ１ａｒを覆う他、非対向集電部２２１ｍ２のうち、前述の非対向集電最内周半円筒部２２１ｍ２ａｒ，２２１ｍ２ａｒをも覆っている。各集電部被覆層２２５は、扁平状捲回型電極体２２０を構成した状態において、対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒ（正極集電箔１２２）とセパレータ１４１との間に隙間無く配置されるので、対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒ（正極集電箔１２２）とセパレータ１４１との隙間を無くすことができる。

このため、正極板２２１の最内周半円筒部２２１ａｒ，２２１ａｒで正極活物質層１２３が正極集電箔１２２から剥がれたとしても、この剥がれた正極活物質層１２３の破片が、正極集電部２２１ｍとセパレータ１４１との間を通じて、扁平状捲回型電極体２２０の軸線ＡＸ方向一方側ＳＡから電極体の各部に移動するのを防止できる。従って、このリチウムイオン二次電池２００では、剥がれた正極活物質層１２３の破片に起因して、扁平状捲回型電極体２２０に短絡が生じるのを防止できる。

また、過充電末期などに生じる発熱により扁平状捲回型電極体２２０が高温になって、仮に、セパレータ１４１のうち、特に高温になり易い対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒに対向する部分が、軸線ＡＸ方向に大きく熱収縮した場合であっても、対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒと負極部１３１ｗとの間には集電部被覆層２２５が介在するので、これにより正極集電部２２１ｍ（対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒ）と負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを防止できる。

特に、本実施形態２では、集電部被覆層２２５の厚みＴｓｍを正極活物質層１２３の厚みＴｓｗ以上とすることにより、この集電部被覆層２２５と負極板１３１の負極部１３１ｗとの間でセパレータ１４１が拘束される。このため、扁平状捲回型電極体２２０が高温になった場合でも、セパレータ１４１のこの部分での熱収縮がし難くなる。従って、正極集電部２２１ｍ（対向集電最内周半円筒部２２１ｍ１ａｒ）と負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを、より確実に防止できる。その他、上記実施形態１と同様な部分は、上記実施形態１と同様な作用効果を奏する。

（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について、図１６〜図１９を参照しつつ説明する。本実施形態３のリチウムイオン二次電池３００では、集電部被覆層３２５の形態が、上記実施形態１，２のリチウムイオン二次電池１００，２００の集電部被覆層１２５，２２５と異なる。それ以外は、上記実施形態１または２と同様であるので、上記実施形態１または２同様な部分の説明は、省略または簡略化する。

本実施形態３に係る正極板３２１は、図１６〜図１９に示すように、上記実施形態１と同様の正極集電箔１２２と正極活物質層１２３とを有する。また、この正極板３２１は、上記実施形態１と同様に、正極部３２１ｗと、対向集電部３２１ｍ１及び非対向集電部３２１ｍ２からなる正極集電部３２１ｍとを有する。
また、正極板３２１は、扁平状捲回型電極体３２０を構成した状態において最内周に位置する最内周部３２１ａを有する（図１６等を参照）。更に、この最内周部３２１ａは、半円筒状に曲げられた２つの最内周半円筒部３２１ａｒ，３２１ａｒと、これら最内周半円筒部３２１ａｒ，３２１ａｒの間に位置する平板状の最内周平板部３２１ａｈ，３２１ａｈ，３２１ａｈとを有する（図１６〜図１９参照）。

そして、対向集電部３２１ｍ１のうち、正極板３２１の最内周部３２１ａに属する部分が、対向集電最内周部３２１ｍ１ａである。また、対向集電部３２１ｍ１のうち、正極板３２１の最内周半円筒部３２１ａｒに属する部分が、対向集電最内周半円筒部３２１ｍ１ａｒであり、正極板３２１の最内周平板部３２１ａｈに属する部分が、対向集電最内周平板部３２１ｍ１ａｈである。

また、この正極板３２１は、電気絶縁性及び融点３５０℃以上の耐熱性を有するポリイミドテープからなる集電部被覆層３２５を有する。この集電部被覆層３２５は、対向集電部３２１ｍ１のうち、対向集電最内周部３２１ｍ１ａの全域を覆っている。即ち、この集電部被覆層３２５は、前述の対向集電最内周半円筒部３２１ｍ１ａｒ，３２１ｍ１ａｒを覆う他、前述の対向集電平板部３２１ｍ１ａｈ，３２１ｍ１ａｈ，３２１ｍ１ａｈをも覆っている。この集電部被覆層３２５は、扁平状捲回型電極体３２０を構成した状態において、対向集電最内周部３２１ｍ１ａの全体をなす正極集電箔１２２とセパレータ１４１との間に隙間無く配置されるので、対向集電最内周部３２１ｍ１ａの全体をなす正極集電箔１２２とセパレータ１４１との隙間を無くすことができる。

このため、正極板３２１の最内周部３２１ａのいずれの部位で正極活物質層１２３が正極集電箔１２２から剥がれた場合でも、この剥がれた正極活物質層１２３の破片が、正極集電部３２１ｍとセパレータ１４１との間を通じて、扁平状捲回型電極体３２０の軸線ＡＸ方向一方側ＳＡから電極体の各部に移動するのを防止できる。従って、このリチウムイオン二次電池３００では、剥がれた正極活物質層１２３の破片に起因して、扁平状捲回型電極体３２０に短絡が生じるのを防止できる。

また、過充電末期などに生じる発熱により扁平状捲回型電極体３２０が高温になって、仮に、セパレータ１４１のうち、特に高温になり易い対向集電最内周部３２１ｍ１ａに対向する部分が、軸線ＡＸ方向に大きく熱収縮した場合であっても、対向集電最内周部３２１ｍ１ａと負極部１３１ｗとの間には集電部被覆層３２５が介在するので、これにより正極集電部３２１ｍ（対向集電最内周３２１ｍ１ａの全域）と負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを防止できる。

特に、本実施形態３では、集電部被覆層３２５の厚みＴｓｍを正極活物質層１２３の厚みＴｓｗ以上とすることにより、この集電部被覆層３２５と負極板１３１の負極部１３１ｗとの間でセパレータ１４１が拘束される。このため、扁平状捲回型電極体３２０が高温になった場合でも、セパレータ１４１のこの部分での熱収縮がし難くなる。従って、正極集電部３２１ｍ（対向集電最内周部３２１ｍ１ａの全域）と負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを、より確実に防止できる。その他、上記実施形態１または２と同様な部分は、上記実施形態１または２と同様な作用効果を奏する。

（実施形態４）
次いで、第４の実施の形態について説明する。本実施形態４に係る車両７００は、上記実施形態１のリチウムイオン二次電池１００を複数搭載したものであり、図２０に示すように、エンジン７４０、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。

具体的には、この車両７００は、車体７９０、エンジン７４０、これに取り付けられたフロントモータ７２０、リアモータ７３０、ケーブル７５０、インバータ７６０を備える。更に、この車両７００は、複数のリチウムイオン二次電池１００を自身の内部に有する組電池７１０を備え、この組電池７１０に蓄えられた電気エネルギを、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０の駆動に利用している。

前述したように、リチウムイオン二次電池１００は、正極板１２１の最内周半円筒部１２１ａｒ，１２１ａｒで正極集電箔１２２から剥がれた正極活物質層１２３の破片に起因して、扁平状捲回型電極体１２０に短絡が生じるの防止できると共に、正極板１２１の正極集電部１２１ｍ（対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ）と負極板１３１の負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを防止できる。従って、このリチウムイオン二次電池１００を搭載する車両７００の信頼性を高くすることができる。
なお、上記実施形態１のリチウムイオン二次電池１００に代えて、上記実施形態２または３のリチウムイオン二次電池２００，３００を搭載してもよい。

（実施形態５）
次いで、第５の実施の形態について説明する。本実施形態５のハンマードリル８００は、図２１に示すように、上記実施形態１のリチウムイオン二次電池１００を含むバッテリパック８１０を搭載した電池使用機器である。具体的には、このハンマードリル８００は、本体８２０の底部８２１に、バッテリパック８１０が収容されており、このバッテリパック８１０を、ドリルを駆動するためのエネルギ源として利用している。

前述したように、リチウムイオン二次電池１００は、正極板１２１の最内周半円筒部１２１ａｒ，１２１ａｒで正極集電箔１２２から剥がれた正極活物質層１２３の破片に起因して、扁平状捲回型電極体１２０に短絡が生じるの防止できると共に、正極板１２１の正極集電部１２１ｍ（対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ）と負極板１３１の負極部１３１ｗとが接触して短絡するのを防止できる。従って、このリチウムイオン二次電池１００を搭載するハンマードリル８００の信頼性を高くすることができる。
なお、上記実施形態１のリチウムイオン二次電池１００に代えて、上記実施形態２または３のリチウムイオン二次電池２００，３００を搭載してもよい。

以上において、本発明を実施形態１〜５に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１〜５に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態１〜５では、集電部被覆層１２５，２２５，３２５を形成するテープの材質をポリイミドとしているが、テープの材質は適宜変更できる。例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）からなるテープを用いることができる。また、上記実施形態１〜５では、集電部被覆層１２５，２２５，３２５を、テープを貼り付けることにより形成しているが、集電部被覆層１２５，２２５，３２５の形成方法はこれに限定されない。例えば、樹脂やアルミナ等のセラミックなどの絶縁材料を含む絶縁性ペーストを塗布し乾燥させることにより形成してもよい。

また、上記実施形態１〜５では、集電部被覆層１２５，２２５，３２５を、対向集電部１２１ｍ１，２２１ｍ１，３２１ｍ１のうち、最内周に位置する対向集電最内周部１２１ｍ１ａ，２２１ｍ１ａ，３２１ｍ１ａに設けているが、集電部被覆層１２５等は、対向集電最内周部１２１ｍ１ａ等に形成すると共に、対向集電部１２１ｍ１等のうち、内側から数えて２周目や３周目の部位などにも形成することができる。集電部被覆層１２５等の形成に伴う電池重量の増加や、電池製造時における電解液の扁平状捲回型電極体１２０等内への染み込みなどを考慮すると、集電部被覆層１２５等は、正極板１２１等のうち、内側から数えて３周目以内の部位に形成するのが、特に好ましい。

また、上記実施形態１〜５では、集電部被覆層１２５，２２５，３２５の厚みＴｓｍ（＝３５μｍ）を、正極活物質層１２３の厚みＴｓｗ（＝３５μｍ）と等しくしたが、集電部被覆層１２５等の厚みＴｓｍを、正極活物質層１２３の厚みＴｓｗよりも大きく（具体的には、厚みＴｓｍを５５μｍや６０μｍとするなど）してもよい。この場合でも、集電部被覆層１２５等の介在により、対向集電最内周半円筒部１２１ｍ１ａｒ等（正極集電箔１２２）とセパレータ１４１との隙間を無くすことができる。従って、正極板１２１等の最内周半円筒部１２１ａｒ等で正極活物質層１２３が正極集電箔１２２から剥がれたとしても、剥がれた正極活物質層１２３の破片が、正極集電部１２１ｍ等とセパレータ１４１との間を通じて、扁平状捲回型電極体１２０等の軸線ＡＸ方向一方側ＳＡから電極体の各部に移動するのを確実に防止できる。

Claims (5)

1. 長尺状の正極集電箔の一部に正極活物質層が形成された長尺状の正極板であって、
   この正極板の長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記正極活物質層が存在する正極部、及び、
   この正極板の幅方向の一端に位置して、前記長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記正極活物質層が存在しない正極集電部を含む
   正極板と、
   長尺状の負極集電箔の一部に負極活物質層が形成された長尺状の負極板であって、
   この負極板の長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記負極活物質層が存在する負極部、及び、
   この負極板の幅方向の一端に位置して、前記長手方向に延びる帯状をなし、自身の厚み方向に前記負極活物質層が存在しない負極集電部を含む
   負極板と、
   長尺状のセパレータと、を有し、
   前記正極板と前記負極板とが前記セパレータを介して互いに重なり、軸線周りに扁平状に捲回されている扁平状捲回型電極体を備える
   非水電解液二次電池であって、
   前記正極板の前記正極集電部は、
   前記扁平状捲回型電極体の状態において、前記正極部の前記軸線方向一方側に隣在し、前記負極板の前記負極部と対向する対向集電部を有し、
   前記正極板は、
   電気絶縁性を有し、前記正極集電部の前記長手方向の一部を覆う集電部被覆層であって、少なくとも、前記対向集電部のうち、最内周に位置し半円筒状に曲げられた対向集電最内周半円筒部を覆う集電部被覆層を有する
   非水電解液二次電池。
2. 請求項１に記載の非水電解液二次電池であって、
   前記扁平状捲回型電極体における前記正極板の捲回数をＮ（回）としたとき、前記集電部被覆層を、前記正極板のうち、内側から数えてＮ／２周目以内の部位に形成してなる
   非水電解液二次電池。
3. 請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池であって、
   前記集電部被覆層の厚みを、前記正極活物質層の厚み以上としてなる
   非水電解液二次電池。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池を搭載し、この非水電解液二次電池に蓄えた電気エネルギを、駆動源の駆動エネルギの全部または一部として使用する車両。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の非水電解液二次電池を搭載し、この非水電解液二次電池をエネルギ源の少なくとも１つとして使用する電池使用機器。

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