JP6022257B2 - 非水電解質二次電池及びその製造方法 - Google Patents

非水電解質二次電池及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、非水電解質二次電池に関し、詳しくは非水電解質二次電池の安全性の向上に関する。
近年、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの二次電池を駆動電源とする電池駆動自動車が普及しつつあるが、電池駆動自動車には高出力で高容量な二次電池が必要である。
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量である。また、電極芯体の両面に活物質層を設けた正負電極板を、セパレータを介して巻回ないし積層した電極体は、正負電極板の対向面積が大きく、大電流を取り出しやすい。このため、積層電極体や巻回電極体を用いた非水電解質二次電池は、上記用途に利用されている。
ここで、特許文献１は、高出力電池において、電流を安定して取り出すための集電構造に関する技術を提案している。
特開2010-086780号公報
特許文献１は、両端のそれぞれから、第１電極芯体及び第２電極芯体が、それぞれ複数枚直接重なり合った状態で突出した扁平状電極体と、前記第１電極芯体が複数枚直接重なり合った状態で突出した第１電極芯体集合領域であって、前記第１電極芯体の積層面に平行な一方の面に配置され、抵抗溶接された第１集電板と、を備える非水電解質二次電池において、前記第１集電板が取り付けられた領域と離間した他の領域に、前記直接重なり合い積層された第１電極芯体同士が溶融接着された第１電極芯体溶融接着部が形成されている技術を開示している。
ところで、車載用の電池においては、集電構造の改良以外にも、電池の安全性、サイクル特性等を改良する必要がある。しかしながら、上記特許文献１は、このような点について、何ら考慮がなされていない。
本発明は、上記に鑑み、安全性に優れた非水電解質二次電池を高い生産性で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は、正極と、負極と、セパレータと、が巻回されてなる巻回電極体が、開口を有する有底外装缶内に収容され、前記開口が封口体により封口された非水電解質二次電池において、前記非水電解質二次電池は、前記巻回電極体の上部に、電池内圧の上昇により作動する電流遮断機構をさらに備え、前記外装缶の缶底面と、前記巻回電極体の巻回軸方向と、が平行であり、充電深度１００％時の前記負極の厚みは、電池組み立て時の前記負極の厚みの１３０％以下であり、前記巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が、前記外装缶の缶底面から前記電流遮断機構までの距離の９０〜９８％であり、前記非水電解質二次電池の電池容量が４Ａｈ以上であることを特徴とする。
巻回電極体は、正負電極の対向面積が大きく、且つ製造が容易であるという利点がある。電池容量が４Ａｈ以上の高容量な電池では、巻回電極体の巻回軸方向と、外装缶の缶底面と、が平行となるように収容することが、集電構造の簡素化等の観点から好ましい。
ところで、非水電解質二次電池では、充電によって電極体が膨れるという問題があるが、巻回電極体の巻回軸方向と、外装缶の缶底面と、が平行である構成を採用すると、膨れによって電極体が外装缶高さ方向にも膨れてしまう。
安全性確保の観点から、巻回電極体の上部に、電池内圧の上昇により作動する電流遮断機構を設けた場合、電極体の膨れによって電極体と電流遮断機構とが接触し、所望の動作が得られなくなるおそれがある。
このような電極体と電流遮断機構との接触を防止するためには、電極体が最大に膨れる時の巻回軸方向に垂直な最大幅を、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離未満とする必要があるが、電極体が最大に膨れる時と、その時の巻回軸方向に垂直な最大幅を、電池組み立て時に知ることは困難である。
電極体の膨れは、おもに充電時の負極の膨れによるものであり、負極の膨れは、負極の組成、空隙率等により、電池組み立て時に予見することが可能である。そして、充電深度１００％時の負極の厚みを、電池組み立て時の負極の厚みの１３０％以下となるように規制し、且つ、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９８％以下に規制すれば、電極体が最大に膨れる時の巻回軸方向に垂直な最大幅を、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離未満とすることができる。
なお、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が小さすぎると、電池容量が低下してしまうので、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅は、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９０％以上とする。
ここで、電池容量とは、電池を１Ｉｔの定電流で電圧が４．１Ｖとなるまで充電し、その後定電圧４．１Ｖで１．５時間充電を行い、その後定電流１Ｉｔで電圧が２．５Ｖとなるまで放電したときの放電容量（初期容量）を意味する。なお、充放電は全て２５℃条件で行うものとする。また、１Ｉｔの値は、電池容量を１時間で放電させる電流値とする。
また、充電深度１００％とは、電池を１Ｉｔの定電流で電圧が４．１Ｖとなるまで充電し、その後定電圧４．１Ｖで１．５時間充電を行った状態を意味する。
上記構成において、前記非水電解質はさらに、リチウムビスオキサレートボレート（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２）を含む構成とすることができる。
非水電解質にリチウムビスオキサレートボレートを含ませると、サイクル特性が高まるように作用するので好ましい。
リチウムビスオキサレートボレートの含有量が過少であると、十分な効果が得られないおそれがあり、他方、リチウムビスオキサレートボレートによる効果が上限に達する以上に添加すると、コスト高を招く。このため、リチウムビスオキサレートボレートの含有量は、０．０６〜０．１８モル／リットルであることが好ましい。
上記構成において、前記非水電解質はさらに、ジフルオロリン酸リチウムを含む構成とすることができる。
非水電解質にジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ２Ｆ２）を含ませると、低温出力特性が高まるように作用するので好ましい。
ジフルオロリン酸リチウムの含有量が過少であると、十分な効果が得られないおそれがあり、他方、ジフルオロリン酸リチウムによる効果が上限に達する以上に添加すると、コスト高を招く。このため、ジフルオロリン酸リチウムの含有量は、０．０１〜０．１０モル／リットルであることが好ましい。
なお、リチウムビスオキサレートボレート及びジフルオロリン酸リチウムの上述の含有量の範囲は、組立後かつ初回充電前の非水電解質二次電池中の非水電解質を基準としたものである。このような基準を設けたのは、これらの化合物を含む非水電解質二次電池を充電すると、その含有量が徐々に低下してしまうためである。
本発明によると、高容量な非水電解質二次電池を高い生産性で提供することができる。
図１は、本発明にかかる非水電解質二次電池の斜視図である。 図２は、本発明にかかる非水電解質二次電池の断面図であって、図２（ａ）は電池厚み方向に垂直な縦断面、図２（ｂ）は電池厚み方向に平行な縦断面を示す。 図３は、本発明にかかる非水電解質二次電池に用いる正負電極板を示す平面図である。 図４は、本発明にかかる非水電解質二次電池に用いる電極体の部分拡大斜視図である。
（実施の形態１）
以下に、本発明に係る角形電池をリチウムイオン二次電池に適用した場合について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池を示す図であり、図２は、本発明にかかる非水電解質二次電池の断面図であって、図２（ａ）は電池厚み方向に垂直な縦断面、図２（ｂ）は電池厚み方向に平行な縦断面を示し、図３は、本発明にかかる非水電解質二次電池に用いる正負電極板を示す平面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係るリチウムイオン二次電池は、開口部を有する角形の外装缶１と、外装缶１の開口部を封止する封口体２と、封口体２から外部に突出した正負極外部端子５，６と、を有している。
また、図３に示すように、電極体を構成する正極板２０は、帯状の正極芯体の長手方向に沿った少なくとも一方の端部に形成された正極芯体露出部２２ａと、正極芯体上に形成された正極活物質層２１と、を有している。また、負極板３０は、帯状の負極芯体の長手方向に沿った両端部のそれぞれに形成された第１の負極芯体露出部３２ａ及び第２の負極芯体露出部３２ｂと、負極芯体上に形成された負極活物質層３１と、を有している。
電極体１０は、正極板と負極板とが、ポリエチレン製の微多孔膜からなるセパレータを介して巻回されてなる。図２に示すように、電極体１０の一方端部から正極芯体露出部２２ａが、電極体１０の他方端部から負極芯体露出部３２ａが、それぞれ突出するように構成されており、正極芯体露出部２２ａには正極集電板１４が、負極芯体露出部３２ａには負極集電板１５がそれぞれ取り付けられている。
この電極体１０は、非水電解質とともに、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この電極体の巻回軸方向は、缶底面や封口体面と平行となるように、外装缶１内に収容されている。そして、正極集電板１４及び負極集電板１５がそれぞれ、封口体２と絶縁した状態で封口体２から突出した外部端子５，６と電気的に接続され、電流が外部に取り出される構造である。また、正極集電板１４、負極集電板１５と、外部端子５，６との間には、電池内圧の上昇によって作動する電流遮断機構４０・４０が配置されている。
また、ここで、上記負極３０は、充電深度１００％時の厚みが、電池組み立て時（リチウムイオンを含まない状態）の厚みの１３０％以下となるように構成されている。
また、図２（ａ）に示すように、巻回電極体１０の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅Ｌ２は、外装缶１の缶底面から電流遮断機構４０までの距離Ｌ１の９０〜９８％となるように規制されている。
巻回電極体は、正負電極の対向面積が大きく、且つ製造が容易であるという利点がある。また、電池容量が４Ａｈ以上と高容量な電池においては、巻回電極体の巻回軸方向と、外装缶の缶底面と、が平行となるように収容すると、集電構造を簡素化できる等の利点がある。
ところで、非水電解質二次電池では、充電によって電極体が膨れるという問題があるが、巻回電極体１０の巻回軸方向と、外装缶１の缶底面と、が平行である構成を採用すると、膨れによって電極体１０が外装缶１の高さ方向にも膨れてしまう。巻回電極体１０の上部に、電池内圧の上昇により作動する電流遮断機構４０を設けた場合、電極体１０の膨れによって電極体１０と電流遮断機構４０とが接触し、電極体１０との接触により通電状態が維持される等して、所望の動作が得られなくなるおそれがある。
充電深度１００％時の負極の厚みを、電池組み立て時の負極の厚みの１３０％以下となるように規制し、且つ、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９８％以下に規制すれば、電極体が最大に膨れる時の巻回軸方向に垂直な最大幅を、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離未満とすることができ、電極体１０と電流遮断機構４０との接触を防止できる。
なお、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が小さすぎると、電池容量が低下してしまうので、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅は、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９０％以上とする。
また、負極の膨れは、負極の組成、空隙率等を制御することにより、負極を作製する時に予見することが可能である。
また、電池内圧の上昇により作動する（感圧式の）電流遮断機構としては、公知の構成を採用することができ、例えば、外部端子に電気的に接続され、電池内圧が上昇したときに変形しその中央部分が電池外方側に浮き上がるダイアフラムと、中央部分がダイアフラムの電池内側面に接着され、ダイアフラムが変形し浮き上がった時に破断してダイアフラムへの通電を遮断する遮断箔と、を備える構成とすることができる。この感圧式の電流遮断機構４０は、封口体２と集電板１４・１５との間に配置することが好ましい。
また、電池容量が４Ａｈ以上の高容量の電池においては、電池異常時に大電流が流れるおそれがあるので、本発明をこのような電池に適用することが好ましい。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、実施例に限定されるものではなく、使用する材料、混合比等は、適宜変更して実施できる。
（実施例１）
＜正極の作製＞
リチウム含有ニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ０．３５Ｃｏ０．３５Ｍｎ０．３Ｏ２）からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）からなる結着剤とを、質量比８８：９：３の割合で量り採り、これらをＮ−メチル−２−ピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質スラリーを調製した。
次に、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、帯状のアルミニウム箔（厚さが１５μｍ）からなる正極芯体の両面に、この正極活物質スラリーを均一な厚みで塗布する。ただし、正極芯体の長手方向に沿う一方の端部（両面ともに同一方向の端部）にはスラリーを塗布せず、その芯体を露出させて、正極芯体露出部２２ａを形成した。
この極板を乾燥機内に通して上記有機溶剤を除去し、乾燥極板を作製した。この乾燥極板を、ロールプレス機を用いて圧延し、所定のサイズに裁断して正極板２０を得た。
＜負極の作製＞
黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比９８：１：１の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製した。
次に、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、帯状の銅箔（厚さが１０μｍ）からなる負極芯体の両面に、この負極活物質スラリーを均一な厚さで塗布した。ただし、負極芯体の長手方向に沿う両方の端部にはスラリーを塗布せず、その芯体を露出させて、負極芯体露出部３２ａ及び３２ｂを形成した。
この極板を乾燥機内に通して水分を除去し、乾燥極板を作製した。その後、この乾燥極板を、ロールプレス機により圧延し、所定のサイズに裁断して、負極板３０を得た。
＜電極体の作製＞
上記正極板と上記負極板とポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータとを、正極芯体露出部２２ａと負極芯体露出部３２ａと、が巻回方向に対し互いに逆向きに突出し、かつ異なる活物質層間にはセパレータが介在するように３つの部材を位置合わせし重ね合わせ、巻き取り機により巻回し、絶縁性の巻き止めテープを設け、その後プレスして扁平状の電極体を完成させた。
＜集電板と封口体との接続＞
図４に示すような、クリップ状の正極集電板１４及び負極集電板１５をそれぞれ１つ準備した。また、ガス抜き穴及び電流遮断機構４０が設けられた封口体２を用意した。
封口体２に設けられた貫通穴（図示せず）の内面、及び貫通穴の周囲の電池外側表面にガスケット（図示せず）を配置し、封口体２に設けた貫通穴の周囲の電池内側表面に絶縁部材（図示せず）を配置した。そして、封口板２の電池内側表面に位置する絶縁部材上に、正極集電板１４と接続されるリード（図示せず）を、封口体２の貫通穴と集電板に設けられた貫通穴（図示せず）とが重なるように位置させた。その後、鍔部（図示せず）と、挿入部（図示せず）と、を有する正極外部端子５の挿入部を、電池外側から封口体２の貫通穴および集電板の貫通穴に挿通させる。この状態で挿入部の下部（電池内側部）の径を広げて、リードに正極外部端子５を封口体２にカシメ固定した。
負極側についても同様にして、リード（図示せず）に負極外部端子６を封口体２にカシメ固定した。これらの作業により各部材が一体化される。また、正負電極外部端子５，６が封口体２と絶縁された状態で封口体２から突出した構造となる。
＜集電板の取り付け＞
上記正極集電板１４を、扁平状電極体の正極２０の芯体露出部２２ａが重なり合った領域を挟み込むように取り付けた。この後、正極集電板１４の両側に一対の溶接用電極を押し当て、一対の溶接用電極に電流を流して、正極集電板１４を正極芯体露出部２２ａに抵抗溶接した。これらの作業により、正極集電板１４が正極芯体露出部２２ａに固定される。
負極３０についても同様にして、上記負極集電板１５を負極芯体露出部３２ａに抵抗溶接した。この後、リードと正負電極集電板１４・１５とを抵抗溶接した。これらによって、巻回電極体の巻回軸方向と、封口体の面方向とが平行となるように両者が固定される。
＜電解液の作製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを体積比３：７の割合（１気圧（１０１３２５Ｐａ）、２５℃と換算した場合における）で混合した非水溶媒に、電解質塩としてのＬｉＰＦ６を１．０Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解したものをベース電解液とした。このベース電解液に、ビニレンカーボネートを０．３質量％、リチウムビス（オキサレート）ボレート（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２）を０．１モル／リットル、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ２Ｆ２）を０．０５モル／リットルとなるように添加して、電解液を完成させた。
＜電池の組み立て＞
封口体２と一体化された電極体１０を外装缶１内に挿入して外装缶１の開口部に封口体２を嵌合し、封口体２の周囲と外装缶１の接合部をレーザ溶接し、封口体２に設けられた電解液注入孔（図示せず）から所定量の上記電解液を注入した後、この電解液注入孔を密閉して、電池容量が５Ａｈの実施例１に係る非水電解質二次電池を完成させた。
なお、上記と同様にして作製した負極を、１Ｉｔ（５Ａ）の定電流で電圧が４．１Ｖとなるまで充電し、その後定電圧４．１Ｖで２．５時間充電を行ったときの厚み（ＳＯＣ１００％厚み）は、組み立て時の厚みの１１２％であった。また、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅は、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９７．４％であった。
（実施例２）
負極活物質スラリーの混合比や圧延の圧力を変化させることにより、負極のＳＯＣ１００％厚みを、組み立て時の厚みの１１８％となるようにし、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅を、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９７．８％とし、電池容量を２５Ａｈとしたこと以外は、上記実施例１と同様にして、実施例２に係る非水電解質二次電池を完成させた。
（比較例１）
負極活物質スラリーの混合比や圧延の圧力を変化させることにより、負極のＳＯＣ１００％厚みを、組み立て時の厚みの１１８％となるようにし、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅を、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９８．５％としたこと以外は、上記実施例２と同様にして、比較例１に係る非水電解質二次電池を完成させた。
（電池膨れの測定）
実施例１、２に係る非水電解質二次電池を、１Ｉｔ（実施例１では５Ａ、実施例２では２５Ａ）の定電流で電圧が４．１Ｖとなるまで充電し、その後定電圧４．１Ｖで２．５時間充電を行った。この後、電池を解体し、巻回電極体の巻回軸方向に垂直な最大幅厚み（ＳＯＣ１００％厚み）を測定した。この結果、（ＳＯＣ１００％厚み／外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離×１００）の値は、実施例１で９８．０、実施例２で９９．５であった。比較例１に係る非水電解質二次電池については、正極および負極のＳＯＣ１００％での厚みから試算した結果は１００．２であった。
（過充電試験）
ＳＯＣ１００％厚み／外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離×１００が１００未満の実施例１，２の電池について、以下の条件で過充電を行い、発煙・発火の有無を確認した。この結果、実施例１，２では、発煙・発火は確認されなかった。
非水電解質二次電池では、充電によって電極体が膨れるという問題があるが、巻回電極体の巻回軸方向と、外装缶の缶底面と、が平行である構成を採用すると、膨れによって電極体が外装缶高さ方向にも膨れてしまう。電極体の膨れによって電極体と電流遮断機構とが接触し、所望の動作が得られなくなるおそれがある。
ここで、実施例１，２の如く、充電深度１００％時の負極の厚みを、電池組み立て時の負極の厚みの１３０％以下となるように規制し、且つ、巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離の９８％以下に規制すれば、電極体が最大に膨れる時の巻回軸方向に垂直な最大幅を、外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離未満（ＳＯＣ１００％厚み／外装缶の缶底面から電流遮断機構までの距離×１００の値を１００未満）とすることができる。これにより、電極体の膨れによって電極体と電流遮断機構とが接触することを予防することができる。
実施例１、２では、電極体の膨れによって電極体と電流遮断機構とが接触することが予防されているので、過充電試験時に電流遮断機構が正常に動作し、発煙や発火に至ることを防止できる。
（追加事項）
正極活物質としては、例えばリチウム含有ニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２、ｘ+ｙ+ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）、リチウム含有コバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウム含有ニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、リチウム含有ニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏｘＮｉ１−ｘＯ２）、リチウム含有マンガン複合酸化物（ＬｉＭｎＯ２）、スピネル型マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、またはこれらの酸化物に含まれる遷移金属の一部を他の元素（例えば、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇ，Ａｌ等）で置換した化合物等のリチウム含有遷移金属複合酸化物を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。
また、負極活物質としては、例えば天然黒鉛、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、あるいはこれらの焼成体等の炭素材料を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。
また、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方の表面上には、保護層が設けられている構成とすることができる。保護層としては、絶縁性無機粒子と、結着剤と、を含んでなる構成とすることが好ましい。絶縁性無機粒子としては、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の金属酸化物粒子を用いることができる。また、結着剤としては、アクリロニトリル系結着剤、フッ素系結着剤等を用いることができる。
また、非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート等の環状カーボネートや、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン等のリチウム塩の溶解度が高い高誘電率溶媒と、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、１，３−ジオキソラン、２−メトキシテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸エチル等のカルボン酸エステル等の低粘性溶媒と、を混合させて用いることができる。さらに、前記高誘電率溶媒や低粘性溶媒をそれぞれ二種以上の混合溶媒とすることもできる。
また、電解質塩としては、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ２、ＬｉＰ（Ｃ２Ｏ４）３、ＬｉＰ（Ｃ２Ｏ４）２Ｆ２、ＬｉＰ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ４等のリチウム塩（ベース電解質塩）を１種以上用いることができる。これらのベース電解質塩にさらに、リチウムビスオキサレートボレート（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２）、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ２Ｆ２）等を添加することもできる。非水電解質における電解質塩の合計濃度は、０．５〜２．０Ｍ（モル／リットル）であることが好ましい。
また、非水電解質に、ビニレンカーボネート、シクロヘキシルベンゼン、ｔｅｒｔ−アミルベンゼン等の公知の添加材を添加することもできる。
セパレータとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレンやこれらの混合物ないし積層物等のオレフィン樹脂をからなる微多孔膜を用いることができる。
以上説明したように、本発明によると、高容量な非水電解質二次電池を高い生産性で提供することができる。よって、本発明の産業上の利用可能性は大きい。
１ 外装缶
２ 封口体
５，６ 電極端子
１０ 電極体
１４ 正極集電板
１５ 負極集電板
２０ 正極板
２１ 正極活物質層
２２ａ 正極芯体露出部
３０ 負極板
３１ 負極活物質層
３２ａ・３２ｂ 負極芯体露出部
４０ 電流遮断機構

Claims (7)

  1. 正極と、負極と、セパレータと、が巻回されてなる巻回電極体及び非水電解質が、開口を有する有底外装缶内に収容され、前記開口が封口体により封口された非水電解質二次電池において、
    前記非水電解質二次電池は、前記巻回電極体の上部に、電池内圧の上昇により作動する電流遮断機構をさらに備え、
    前記外装缶の缶底面と、前記巻回電極体の巻回軸方向と、が平行であり、
    充電深度１００％時の前記負極の厚みは、電池組み立て時の前記負極の厚みの１１８％以下であり、
    前記巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が、前記外装缶の缶底面から前記電流遮断機構までの距離の９０〜９８％であり、
    前記非水電解質二次電池の電池容量が４Ａｈ以上であり、
    前記負極には、負極活物質として炭素材料が含有され、
    前記正極は、前記正極の幅方向における一方の端部に前記正極の長手方向に沿って延びる正極芯体露出部を有し、
    前記負極は、前記負極の幅方向における一方の端部に前記負極の長手方向に沿って延びる第１負極芯体露出部を有し、前記負極の幅方向における他方の端部に前記負極の長手方向に沿って延びる第２負極芯体露出部を有し、
    前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向において、一方の端部側に巻回された前記正極芯体露出部を有し、他方の端部側に巻回された前記第１負極芯体露出部を有し、
    前記電流遮断機構は、前記巻回された正極芯体露出部の上部に配置された非水電解質二次電池。
  2. 前記非水電解質は、リチウムビスオキサレートボレートを含む請求項１に記載の非水電解質二次電池。
  3. 前記非水電解質は、ジフルオロリン酸リチウムを含む請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池。
  4. 正極と、負極と、セパレータと、が巻回されてなる巻回電極体が、開口を有する有底外装缶内に収容され、前記開口が封口体により封口され、
    前記巻回電極体の上部に、電池内圧の上昇により作動する電流遮断機構を備え、
    前記外装缶の缶底面と、前記巻回電極体の巻回軸方向と、が平行であり、
    充電深度１００％時の前記負極の厚みは、電池組み立て時の前記負極の厚みの１１８％以下であり、
    前記巻回電極体の組み立て時における巻回軸方向に垂直な最大幅が、前記外装缶の缶底面から前記電流遮断機構までの距離の９０〜９８％であり、
    前記非水電解質二次電池の電池容量が４Ａｈ以上であり
    前記負極には、負極活物質として炭素材料が含有され、
    前記正極は、前記正極の幅方向における一方の端部に前記正極の長手方向に沿って延びる正極芯体露出部を有し、
    前記負極は、前記負極の幅方向における一方の端部に前記負極の長手方向に沿って延びる第１負極芯体露出部を有し、前記負極の幅方向における他方の端部に前記負極の長手方向に沿って延びる第２負極芯体露出部を有し、
    前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸が延びる方向において、一方の端部側に巻回された前記正極芯体露出部を有し、他方の端部側に巻回された前記第１負極芯体露出部を有し、
    前記電流遮断機構は、前記巻回された正極芯体露出部の上部に配置された非水電解質二次電池の製造方法であって、
    前記外装缶内に非水電解液を注液する工程を有する非水電解質二次電池の製造方法。
  5. 前記外装缶内に非水電解液を注液する工程において、前記非水電解液がリチウムビスオキサレートボレートを含む請求項４に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
  6. 前記外装缶内に非水電解液を注液する工程において、前記非水電解液がジフルオロリン酸リチウムを含む請求項４又は５に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
  7. 前記巻回された正極芯体露出部は、巻回されることにより積層された正極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域を有し、
    前記積層された正極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域は、前記封口板に対して垂直な方向において部分的に設けられ、
    前記積層された正極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域は前記封口板に対して垂直な方向において前記封口体側に偏在し、
    前記積層された正極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域に正極集電体が接続され、
    前記巻回された第１負極芯体露出部は、巻回されることにより積層された第１負極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域を有し、
    前記積層された第１負極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域は、前記封口板に対して垂直な方向において部分的に設けられ、
    前記積層された第１負極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域は、前記封口板に対して垂直な方向において前記封口体側に偏在し、
    前記積層された第１負極芯体露出部同士が密着するように束ねられた領域に負極集電体
    が接続された請求項４〜６のいずれかに記載の非水電解質二次電池の製造方法。
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