JP6137550B2 - リチウムイオン二次電池およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池およびその製造方法に関する。ここで、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいう。「リチウムイオン二次電池」は、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。一般に「リチウム二次電池」のように称される電池は、本明細書におけるリチウムイオン二次電池に包含されうる。
例えば、特開２０１３−０５４９９８号公報には、扁平形の捲回電極体を備えた角型電池が開示されている。ここで開示されている捲回電極体の正極シートと負極シートは、それぞれ帯状の金属箔に電極活物質を含む合材層（ここでは、電極活物質層とも称する）が形成されている。また、金属箔が露出した露出部が帯状の金属箔の長辺に沿って形成されている。そして、正極シートの金属箔の露出部と負極シートの金属箔の露出部とが、捲回軸の両側において、互いに反対側にセパレータからはみ出ている。また、これらの公報では、正極シートの金属箔の露出部と負極シートの金属箔の露出部とが、それぞれ捲回中心を境界として扁平厚さ方向に２組に分けられている。そして、扁平厚さ方向に分けられた２組の露出部が、それぞれ厚さ方向に集約されている。
ここで、特開２０１３−０５４９９８号公報では、金属箔の露出部について、巻き始め端部を、外周側に捲回された露出部の内周面に固定することが開示されている。なお、正極シートの金属箔の露出部と負極シートの金属箔の露出部とが、それぞれ捲回中心を境界として扁平厚さ方向に２組に分けられて、集約された形態を有する捲回電極体は、例えば、特開２０１３−０４５６３６号公報に開示されている。
特開２０１３−０５４９９８号公報 特開２０１３−０４５６３６号公報
ところで、本発明者は、上述した形態の捲回電極体について、例えば、出荷前の高温エージングにおいて、巻き始め端部において、正極シートの正極活物質が溶出し、負極シートに析出する事象が生じる場合があることを見出した。かかる事象は、負極シートに析出した正極活物質が、セパレータの空孔を埋めるまで進行すると、負極シートと正極シートを微小短絡が検出される要因となり得る。これらの微小短絡は、上述した高温エージングのような出荷前の検査で、検出可能である。しかし、本来的には、高温エージングのような出荷前の検査（検品工程）は、金属異物が混入したことに起因する不良を検出するものである。高温エージングのような出荷前の検査において、巻き始め端部において、正極シートの正極活物質が溶出し、負極シートに析出する事象によって微小短絡が検出されると歩留まりを悪くする要因ともなる。
ここで提案されるリチウムイオン二次電池は、電池ケースと、電池ケースに収容された捲回電極体と、電池ケースに収容された電解液とを備えている。ここで、捲回電極体は、捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部とを備えている。そして、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部は、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されている。さらに、螺旋状に露出した負極集電箔の縁部は、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されている。かかるリチウムイオン二次電池は、巻き始め端部（捲回始端部）において、正極シートの正極活物質が溶出し、負極シートに析出することを起因とする微小短絡が生じ難い。
ここで、正極シートの正極活物質が溶出し、負極シートに析出することを起因とする微小短絡を防止するとの観点において、例えば、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部のうち、捲回軸に直交する方向における中心部の両側に位置する２つの縁部が１つに集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までが、１つに集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部の捲回始端部が内側に集約されていてよい。また、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までが１つに集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部は、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けられていてもよい。
さらに、この場合、螺旋状に露出した負極集電箔の縁部のうち、捲回軸に直交する方向における中心部の両側に位置する２つの縁部が１つに集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までが、１つに集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔の縁部の捲回始端部が内側に集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までが、１つに集約されていてもよい。螺旋状に露出した負極集電箔の縁部は、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けられていてもよい。
また、捲回電極体は、例えば、帯状の正極集電箔に保持された正極活物質層と、帯状の負極集電箔に保持された負極活物質層とを備えていてもよい。また、帯状の正極集電箔と帯状の負極集電箔とは長さ方向を合わせ、正極活物質層と負極活物質層との間にセパレータを介在させて重ねられ、かつ、帯状の正極集電箔の幅方向に設定された捲回軸周りに捲回されているとよい。ここで、捲回軸が含まれた中心部において、負極活物質層は、正極活物質層よりも捲回中心側に配置されているとよい。さらに、捲回軸周りの捲回周方向において、負極活物質層の捲回始端部は、正極活物質層の捲回始端部からはみ出ているとよい。
また、電池ケースは、例えば、扁平な矩形の収容空間を有する角型のケースであるとよい。この場合、捲回電極体は、捲回軸を含む一平面に沿って扁平な状態で電池ケースに収容されているとよい。そして、正極集電箔の集約部位および負極集電箔の集約部位は、一平面に沿った直線状に集約されているとよい。
また、電池ケースに取り付けられた正極端子と、電池ケースに取り付けられた負極端子とを備えていてもよい。この場合、正極端子は、正極集電箔の、少なくとも２つの集約部位をそれぞれ保持する保持部を備えていてもよい。また、負極端子は、負極集電箔の、少なくとも２つの集約部位をそれぞれ保持する保持部を備えていてもよい。
また、ここで提案されるリチウムイオン二次電池の製造方法は、捲回電極体を用意する工程と、捲回電極体に正極端子を取り付ける工程と、捲回電極体に負極端子を取り付ける工程とを含んでいるとよい。ここで、用意される捲回電極体は、例えば、捲回軸の一方において縁部が螺旋状に露出した正極集電箔と、当該捲回軸の他方において縁部が螺旋状に露出した負極集電箔とを備えているとよい。また、捲回電極体に正極端子を取り付ける工程において、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部を、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けて集約し、かつ、正極端子に取り付けるとよい。さらに、捲回電極体に負極端子を取り付ける工程において、螺旋状に露出した負極集電箔の縁部を、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けて集約し、かつ、負極端子に取り付けるとよい。さらに、この場合、上記の製造方法によって用意されたリチウムイオン二次電池を高温エージングする検品工程を備えていてもよい。
図１は、リチウムイオン二次電池１０を示す断面図である。 図２は、リチウムイオン二次電池１０に内装される電極体４０を示す図である。 図３は、正極集電箔５１の露出部５２を示す斜視図である。 図４は、捲回電極体４０を展開した模式的な展開図である。 図５は、扁平な捲回電極体４０が集約される前の状態を模式的に示す斜視図である。 図６は、捲回電極体４０が幅方向の中央部で切断した状態を模式的に示す断面図である。 図７は、捲回電極体４０の斜視図である。 図８は、正極集電箔５１の縁部５２を模式的に示す側面図である。 図９は、負極集電箔６１の縁部６２を模式的に示す側面図である。 図１０は、他の形態に係る捲回電極体４０の斜視図である。
以下、ここで提案されるリチウムイオン二次電池についての一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は模式的に描かれており、例えば、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜に省略または簡略化する。
ここでは、まず適用されうるリチウムイオン二次電池１０の構造例を説明する。その後、リチウムイオン二次電池１０について、ここで提案される構造を説明する。
《リチウムイオン二次電池１０》
図１は、リチウムイオン二次電池１０を示す断面図である。図２は、当該リチウムイオン二次電池１０に内装される電極体４０を示す図である。なお、図１および図２に示されるリチウムイオン二次電池１０は、本発明が適用されうるリチウムイオン二次電池の一例を示すものに過ぎず、本発明が適用されうるリチウムイオン二次電池を特段限定するものではない。
リチウムイオン二次電池１０は、図１に示すように、電池ケース２０と、電極体４０（図１では、捲回電極体）とを備えている。
《電池ケース２０》
電池ケース２０は、ケース本体２１と、封口板２２とを備えている。ケース本体２１は、一端に開口部を有する箱形を有している。ここで、ケース本体２１は、リチウムイオン二次電池１０の通常の使用状態における上面に相当する一面が開口した有底直方体形状を有している。この実施形態では、ケース本体２１には、矩形の開口が形成されている。封口板２２は、ケース本体２１の開口を塞ぐ部材である。封口板２２は凡そ矩形のプレートで構成されている。かかる封口板２２がケース本体２１の開口周縁に溶接されることによって、略六面体形状の電池ケース２０が構成されている。
電池ケース２０の材質は、例えば、軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成された電池ケース２０が好ましく用いられうる。このような金属製材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。本実施形態に係る電池ケース２０（ケース本体２１および封口板２２）はアルミニウム若しくはアルミニウムを主体とする合金によって構成されている。
図１に示す例では、封口板２２に外部接続用の正極端子２３（外部端子）および負極端子２４（外部端子）が取り付けられている。封口板２２には、安全弁３０と、注液口３２が形成されている。安全弁３０は、電池ケース２０の内圧が所定レベル（例えば、設定開弁圧０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度）以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成されている。また、図１では、電解液８０が注入された後で、注液口３２が封止材３３によって封止された状態が図示されている。かかる電池ケース２０には、電極体４０が収容されている。
《電極体４０（捲回電極体）》
電極体４０は、図２に示すように、帯状の正極（正極シート５０）と、帯状の負極（負極シート６０）と、帯状のセパレータ（セパレータ７２，７４）とを備えている。
《正極シート５０》
正極シート５０は、帯状の正極集電箔５１と正極活物質層５３とを備えている。正極集電箔５１には、正極に適する金属箔が好適に使用され得る。正極集電箔５１には、例えば、所定の幅を有し、厚さが凡そ１５μｍの帯状のアルミニウム箔を用いることができる。正極集電箔５１の幅方向片側の縁部に沿って露出部５２が設定されている。図示例では、正極活物質層５３は、正極集電箔５１に設定された露出部５２を除いて、正極集電箔５１の両面に形成されている。ここで、正極活物質層５３は、正極集電箔５１に保持され、少なくとも正極活物質が含まれている。この実施形態では、正極活物質層５３は、正極活物質を含む正極合剤が正極集電箔５１に塗工されている。また、「露出部５２」は、正極集電箔５１に正極活物質層５３が保持（塗工、形成）されない部位をいう。
正極活物質には、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ２）、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎ２Ｏ４）等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物（リチウム遷移金属酸化物）や、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含むリン酸塩等が挙げられる。
〈導電材〉
導電材としては、例えば、カーボン粉末、カーボンファイバーなどのカーボン材料が例示される。このような導電材から選択される一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンブラック、黒鉛、ケッチェンブラック）、グラファイト粉末などのカーボン粉末を用いることができる。
〈バインダ〉
また、バインダは、正極活物質層５３に含まれる正極活物質と導電材の各粒子を接着させたり、これらの粒子と正極集電箔５１とを接着させたりする。かかるバインダとしては、使用する溶媒に溶解または分散可能なポリマーを用いることができる。例えば、水性溶媒を用いた正極合剤組成物においては、セルロース系ポリマー（カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）など）、フッ素系樹脂（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）など）、ゴム類（酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス）など）などの水溶性または水分散性ポリマーを好ましく採用することができる。また、非水溶媒を用いた正極合剤組成物においては、ポリマー（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）など）を好ましく採用することができる。
《負極シート６０》
負極シート６０は、図２に示すように、帯状の負極集電箔６１と、負極活物質層６３とを備えている。負極集電箔６１には、負極に適する金属箔が好適に使用され得る。この負極集電箔６１には、所定の幅を有し、厚さが凡そ１０μｍの帯状の銅箔が用いられている。負極集電箔６１の幅方向片側には、縁部に沿って露出部６２が設定されている。負極活物質層６３は、負極集電箔６１に設定された露出部６２を除いて、負極集電箔６１の両面に形成されている。負極活物質層６３は、負極集電箔６１に保持され、少なくとも負極活物質が含まれている。この実施形態では、負極活物質層６３は、負極活物質を含む負極合剤が負極集電箔６１に塗工されている。また、「露出部６２」は、負極集電箔６１に負極活物質層６３が保持（塗工、形成）されない部位をいう。
〈負極活物質〉
負極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。
《セパレータ７２、７４》
セパレータ７２、７４は、図２に示すように、正極シート５０と負極シート６０とを隔てる部材である。この例では、セパレータ７２、７４は、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材で構成されている。セパレータ７２、７４には、樹脂製の多孔質膜、例えば、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成された単層構造のセパレータ或いは積層構造のセパレータを用いることができる。この例では、図２に示すように、負極活物質層６３の幅ｂ１は、正極活物質層５３の幅ａ１よりも少し広い。さらにセパレータ７２、７４の幅ｃ１、ｃ２は、負極活物質層６３の幅ｂ１よりも少し広い（ｃ１、ｃ２＞ｂ１＞ａ１）。
また、セパレータ７２、７４は、正極活物質層５３と負極活物質層６３とを絶縁するとともに、電解質の移動を許容する。図示は省略するが、セパレータ７２、７４は、プラスチックの多孔質膜からなる基材の表面に耐熱層が形成されていてもよい。耐熱層は、フィラーとバインダとからなる。耐熱層は、ＨＲＬ（Heat Resistance Layer）とも称される。
《電極体４０の取り付け》
この実施形態では、電極体４０は、図２に示すように、捲回軸ＷＬを含む一平面に沿って扁平に押し曲げられている。図２に示す例では、正極集電箔５１の露出部５２と負極集電箔６１の露出部６２とは、それぞれセパレータ７２、７４の両側において、らせん状に露出している。図１に示すように、電極体４０は、セパレータ７２、７４からはみ出た正負の露出部５２、６２が、正負の電極端子２３、２４の電池ケース２０の内部に配置された先端部２３ａ、２４ａに溶接されている。
図１に示す形態では、捲回軸ＷＬを含む一平面に沿って扁平な捲回電極体４０が電池ケース２０に収容されている。電池ケース２０には、さらに電解液が注入される。電解液８０は、捲回軸ＷＬ（図２参照）の軸方向の両側から電極体４０の内部に浸入する。
《電解液（液状電解質）》
電解液８０としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（以下、適宜に「ＥＣ」という。）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート（以下、適宜に「ＤＭＣ」という。）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート（以下、適宜に「ＥＭＣ」という。）、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等のリチウム塩を用いることができる。一例として、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒（例えば組成比１：１）にＬｉＰＦ６を約１ｍｏｌ／Ｌの濃度で含有させた非水電解液が挙げられる。
なお、図１は、電池ケース２０内に注入される電解液８０を模式的に示しており、電池ケース２０内に注入される電解液８０の量を厳密に示すものではない。また、電池ケース２０内に注入された電解液８０は、捲回電極体４０の内部において、正極活物質層５３や負極活物質層６３の空隙などに十分に染み渡っている。
かかるリチウムイオン二次電池１０の正極集電箔５１と負極集電箔６１は、電池ケース２０を貫通した電極端子２３、２４を通じて外部の装置に電気的に接続される。以下、充電時と放電時のリチウムイオン二次電池１０の動作を説明する。
《充電時の動作》
充電時、リチウムイオン二次電池１０は、正極シート５０と負極シート６０との間に、電圧が印加され、正極活物質層５３中の正極活物質からリチウムイオン（Ｌｉ）が電解液に放出され、正極活物質層５３から電荷が放出される。負極シート６０では電荷が蓄えられるとともに、電解液中のリチウムイオン（Ｌｉ）が、負極活物質層６３中の負極活物質に吸収され、かつ、貯蔵される。これにより、負極シート６０と正極シート５０とに電位差が生じる。
《放電時の動作》
放電時、リチウムイオン二次電池１０は、負極シート６０と正極シート５０との電位差によって、負極シート６０から正極シート５０に電荷が送られるとともに、負極活物質層６３に貯蔵されたリチウムイオンが電解液に放出される。また、正極では、正極活物質層５３中の正極活物質に電解液中のリチウムイオンが取り込まれる。
このようにリチウムイオン二次電池１０の充放電において、正極活物質層５３中の正極活物質や負極活物質層６３中の負極活物質にリチウムイオンが吸蔵されたり、放出されたりする。そして、電解液を介して、正極活物質層５３と負極活物質層６３との間でリチウムイオンが行き来する。
《車両用途の特徴》
ところで、このようなリチウムイオン二次電池１０は、例えば、小型、軽量かつ高出力を実現しうる。このため、特に発進時や加速時に高い出力が求められる電気車両やハイブリッド車両の駆動用電源として好適に用いられうる。また、リチウムイオン二次電池１０は、充電効率が高く、急速な充電にも適用でき、例えば、車両の減速時（ブレーキ時）に運動エネルギを電気エネルギに回生して充電するようなエネルギ回生システムにも適用されうる。また、車両用途では、特に、街中での走行などで、加速や減速が繰返し行われる。これに伴い、電気車両やハイブリッド車両の駆動用電源にリチウムイオン二次電池１０が用いられる場合には、高出力の放電や急速充電が繰返される。このため、かかるハイレートでの充放電が繰り返される用途では、電池抵抗の増加が低く抑えられ、かつ、出力が高く維持されることが望ましい。
かかる車両用途でも、例えば、プラグインハイブリッド車両（PHV）や電気車両（EV）などの用途では、充電によって蓄えられる容量を大きくし、１回の充電で走行できる距離を長くすることが求められている。このため、容量を大きくすることが望まれている。上述した捲回電極体４０を備えたリチウムイオン二次電池１０（非水電解質二次電池）において、高容量化を実現するには、例えば、捲回電極体４０の捲回数を多くすることが考えられる。
〈捲回数が多い捲回電極体４０の取付構造〉
捲回数が多い捲回電極体４０の捲回軸ＷＬの両側の露出部５２、６２をそれぞれ１つに纏めるには、例えば、外側の露出部５２、６２を無理に大きく伸ばす必要がある。このため、捲回数が多い捲回電極体４０は、捲回軸ＷＬの両側に露出した正極集電箔５１と負極集電箔６１の露出部５２、６２を、それぞれ１つに纏めることが難しい。捲回数が多い捲回電極体４０では、正極集電箔５１と負極集電箔６１の露出部５２、６２は、それぞれ捲回軸ＷＬを含む捲回中心部ＷＣ（以下、単に「中心部ＷＣ」と称する。）を境界として、扁平な捲回電極体４０の厚さ方向において２組に分けてそれぞれ集約されている。かかる形態は、例えば、上述した特許文献１，２に開示されている。
図３は、正極集電箔５１の露出部５２を、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として、扁平な捲回電極体４０の厚さ方向において２組に分けて集約した状態を示す斜視図である。なお、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界とすれば、露出部５２、６２を均等に分けことができ、かつ、２つに分ける作業がし易い。このため、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として露出部５２、６２を２つに分けるのは合理的である。なお、正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２とは、それぞれ集約されて電極端子に溶接される。図３中の矢印Ｗは、溶接される位置を模式的に示している。この場合、矢印Ｗが差す位置を連続した直線に沿って溶接されてもよいし、当該直線に沿って複数の位置を溶接してもよい。
〈高温エージング〉
ところで、リチウムイオン二次電池１０は、安全性を確保するために出荷前に予め定められた高温エージングが行われる場合がある。ここで、出荷前の高温エージングは、例えば、８０℃程度の高温で、リチウムイオン二次電池１０を予め定められた充電状態（例えば、ＳＯＣ９０％程度）に維持し、予め定められた時間放置（例えば、２０時間以上）する試験である。かかる高温エージングは、出荷前の検品工程で実施される。高温エージングの条件は、上記例示に限定されない。
捲回電極体４０の製造工程では、リチウムイオン二次電池１０の内部に金属異物が入り込む場合がある。捲回電極体４０に金属異物が入り込んでいる場合、正極の電位が高くなることで正極活物質層５３中に入り込んだ金属異物が電解液中に溶出（イオン化）し、負極活物質層６３側に析出する。この場合、リチウムイオン二次電池１０の内部に入り込んだ金属異物が多い場合には、負極活物質層６３側で析出した金属異物がセパレータの空孔を埋めて正極側に達し、微小短絡を生じさせる。かかる微小短絡を検出することによって、リチウムイオン二次電池１０の内部に金属異物が入り込んだ不良品を検出することができる。
〈正極シート５０の捲回始端部５０ａにおける微小短絡〉
ところで、図３に示されるように捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として露出部５２、６２を２つに分けて集約した形態では、例えば、出荷前の高温エージングにおいて、正極シート５０と負極シート６０の微小短絡が検出され易い傾向があった。そこで、本発明者は、かかる形態についての、高温エージングにおける微小短絡の要因を調べた。
ここで、図４は、捲回電極体４０を展開した模式的な展開図である。ここでは、正極シート５０と負極シート６０の配置を分かり易く表すため、便宜上、セパレータ７２、７４は、図示を省略している。図５は、扁平な捲回電極体４０について、正極集電箔５１の露出部５２が集約される前の状態を模式的に示す斜視図である。図６は、捲回電極体４０が幅方向の中央部で切断された状態を模式的に示す断面図である。換言すれば、図５中のＶＩ−ＶＩの断面における捲回電極体４０の中央部を拡大した矢視図である。なお、図６中、図示の便宜上、正極シート５０中の正極集電箔５１および負極シート６０中の負極集電箔６１は、捲回始端部５１ａ、６１ａを除いて、図示を省略している。また、図４中、符号５２ｂは、正極集電箔５１の縁部５２の捲回終端部を示しており、符号６２ｂは、負極集電箔６１の縁部６２の捲回終端部を示している。
ここで、図４に示すように、捲回電極体４０（図１および図２参照）の負極集電箔６１は、正極集電箔５１よりも長い。そして、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａは、正極活物質層５３の捲回始端部５３ａからはみ出ている。また、図５に示すように、捲回軸ＷＬの片側において、正極集電箔５１の縁部５２（露出部５２）は、セパレータ７２、７４から螺旋状にはみ出ている。負極集電箔６１の縁部６２（露出部６２）は、図５には示されていないが、正極集電箔５１と同様に、捲回軸ＷＬの反対側においてセパレータ７２、７４から螺旋状にはみ出ている。また、図６に示すように、捲回中心ＷＣには、セパレータ７２、７４が折り重なっている。そして、図６に示す例では、捲回中心ＷＣのセパレータ７２、７４の周りに、負極シート６０、セパレータ７４、正極シート５０、セパレータ７２が順に重ねられつつ捲回されている。
図３に示す形態では、捲回電極体４０の正極集電箔５１の露出部５２が、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として、扁平な捲回電極体４０の厚さ方向において２組に分けて集約されている。また、負極集電箔６１の露出部６２についても、図示はされていないが、正極集電箔５１の露出部５２と同様に、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として、扁平な捲回電極体４０の厚さ方向において２組に分けて集約されている。
かかる形態で、高温エージングにおいて生じた微小短絡を調べると、正極シート５０の捲回始端部５０ａ（巻き始めの端部）およびその近傍において、微小短絡が生じている場合があった。また、かかる部位では、微小短絡に至らない場合でも、正極活物質層５３から正極活物質（具体的には、正極活物質に含まれる遷移金属）が過度に溶出している場合があった。そして、かかる部位で微小短絡が生じている場合では、溶出した遷移金属が、当該捲回始端部５０ａにおける正極活物質層５３に対向する負極活物質層６３に析出し、当該部位でセパレータ７２、７４の空孔を埋め、微小短絡を生じさせていた。
このように正極シート５０の捲回始端部５０ａで生じる微小短絡は、金属異物が混入したことが要因でないことがある。このように正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて正極活物質が溶出することに起因する微小短絡は、できる限り抑止したい。また、本発明者の知見によれば、捲回電極体４０の正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を厚さ方向に１つに集約する設計では、正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて正極活物質が溶出する事象はほとんど生じない。つまり、正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて正極活物質が溶出する事象は、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として、正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を２つに分けて厚さ方向に集約した設計で、特に生じ易い事象である。
捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として、正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を２つに分けて厚さ方向に集約した設計において、このような溶出事象が生じ易い原因を、本発明者は、以下のように推察している。
正極シート５０の捲回始端部５０ａは、捲回の内側において、セパレータ７２あるいはセパレータ７４を挟んで、それぞれ負極シート６０の捲回始端部６０ａが対向している。捲回電極体４０を展開すると、負極シート６０の捲回始端部６０ａは、正極シート５０の巻き始めの端部よりも、捲回の内側Ａ（図４中の矢印Ａの方向）に伸びている。つまり負極シート６０の捲回始端部６０ａは、正極シート５０の捲回始端部５０ａからはみ出ている。正極シート５０が負極シート６０からはみ出た部位では、負極活物質層６３は正極活物質層５３に対向していない。また、当該負極シート６０には負極活物質層６３が両面に設けられている。捲回電極体４０の捲回軸ＷＬを含む捲回電極体４０の中心部ＷＣ（捲回電極体４０の中心部の空隙）は、セパレータ７２、７４によって覆われているものの、セパレータ７２、７４の外側には、負極活物質層６３が存在している。
このため、充電時に、正極シート５０の捲回始端部５０ａでは、当該部位の正極活物質層５３から放出されたＬｉ（リチウムイオン）は、セパレータ７２、７４を介して対向する負極活物質層６３に吸収される。ここで、負極シート６０の捲回始端部６０ａは正極シート５０の捲回始端部５０ａからはみ出ている。また、正極シート５０の捲回始端部５０ａからＬｉを放出する正極活物質層５３に含まれる正極活物質の量に対して、当該放出されたＬｉを吸収する負極活物質の量が多い。
さらに、当該正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて正極活物質層５３から放出されるＬｉを受け入れるのは、正極シート５０の捲回始端部５０ａに対向する側の負極活物質層６３ａ１（図６参照：捲回始端部における捲回外側の負極活物質層６３）だけでない。本発明者の知見では、当該Ｌｉは、負極シート６０の捲回始端部６０ａの反対側の面（正極シート５０の捲回始端部５０ａに対向しない側の面）に廻りこみ、当該反対側の面に保持された負極活物質層６３ａ２（図６参照：捲回始端部における中心部ＷＣ側の負極活物質層６３）にも吸収されうる。このように、当該捲回始端５０ａの正極活物質層５３は、充電時に放出するＬｉを受け入れる負極活物質層６３が、正極活物質層５３の他の部位よりも極めて多い。
また、本発明者の知見では、特に、負極活物質層６３が、電池ケース２０（図１参照）内に含まれる空気（具体的には、酸素）に触れている部位では、Ｌｉが過度に拡散する傾向が顕著である。例えば、負極活物質層６３が、電池ケース２０（図１参照）内に含まれる空気（具体的には、酸素）に触れている部位では、リチウムイオンは空気中の酸素と反応して酸化リチウムとなる場合がある。かかる反応でリチウムイオンが消費されると、リチウムイオンは当該部位にさらに拡散されうる。
捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として、正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を２つに分けて厚さ方向に集約した場合には、中心部ＷＣが開かれる。そして、中心部ＷＣ側の負極活物質層６３ａ２（図６参照）が、電池ケース２０内の空気（酸素）に触れ易い。このため、当該中心部ＷＣ側の負極活物質層６３ａ２には、多くのＬｉが拡散する。
この場合、例えば、高温エージングでは、正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて、正極活物質層５３から過度に多くのＬｉが放出され、局所的に電位が高くなる。さらに、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａが酸素に触れているため、リチウムイオンがさらに拡散されるようになる。正極活物質層５３の捲回始端部５３ａにおいて、リチウムイオンが過剰に放出され、当該捲回始端部５３ａの電位がさらに上昇する。この結果、正極活物質の遷移金属が溶出する程度に電位が高くなると、当該部位において局所的に正極活物質の遷移金属から金属元素が溶出する。この結果、正極活物質層５３中の正極活物質の遷移金属から溶出した金属元素が対向する負極活物質層６３において析出し、微小短絡を生じさせる。
〈厚さ方向に１つに集約する設計〉
なお、上述したように、捲回電極体４０の正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を厚さ方向に１つに集約する設計では、正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて正極活物質が溶出する事象はほとんど生じない。この点、本発明者は、以下のように推察している。捲回電極体４０の正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を厚さ方向に１つに集約する設計では、中心部ＷＣが閉じられた状態になる。この場合、中心部ＷＣでは種々のシートが密に重なっている。その狭い隙間では、毛細管現象が発揮され、電解液８０（図１参照）が十分に染み渡った状態になる。このため、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａおよびその近傍にも、電解液が十分に染み渡った状態になる。
かかる１つに集約する設計において、正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて正極活物質が溶出する事象がほとんど生じない理由は、本発明者は以下のように推察している。つまり、本発明者の知見によれば、負極活物質層６３が、電池ケース２０（図１参照）内に含まれる空気（具体的には、酸素）に触れていない部位では、過度のＬｉの拡散は生じにくい傾向がある。捲回電極体４０の正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を厚さ方向に１つに集約する設計では、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ１、６３ａ２（図６参照）およびその近傍は、電解液８０が十分に染み渡っている。このため、当該捲回始端部６３ａ１、６３ａ２およびその近傍において、過度のＬｉの拡散は生じにくい傾向がある。このようなことから、捲回電極体４０の正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を厚さ方向に１つに集約する設計では、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が生じにくい。
しかしながら、捲回電極体４０について、正極シート５０および負極シート６０のそれぞれの露出部５２、６２を厚さ方向に１つに集約する設計が適用できない場合があるのは、既述のとおりである。
〈提案される新規構造〉
上記の検討を踏まえて本発明者は、リチウムイオン二次電池１０（例えば、図１参照））について新規な構造を提案する。図７は、ここで提案されるリチウムイオン二次電池について、正極集電箔５１の露出部５２が集約された状態を模式的に示す斜視図である。
ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、図１に示すように、電池ケース２０と、電池ケース２０に収容された捲回電極体４０と、電池ケース２０に収容された電解液８０とを備えている。ここで、捲回電極体４０は、正極集電箔５１と、負極集電箔６１とを備えている。このうち、正極集電箔５１の縁部５２（図１に示す例では、露出部５２）は、捲回軸ＷＬ（図５参照）の一方において螺旋状に露出している。また、負極集電箔６１の縁部６２（図１に示す例では、露出部６２）は、当該捲回軸ＷＬの他方において螺旋状に露出している（図５参照）。さらに、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２は、図７に示すように、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く少なくとも１つの隙間Ｓにおいて分けられて集約されている。同様に、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２は、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されている。なお、図７は、捲回電極体４０の正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２とを、後述する図８、図９の隙間Ｓ１で分けて集約した形態が図示されている。集約された正極集電箔５１の縁部５２と負極集電箔６１の縁部６２とは、それぞれ電極端子に溶接される。図７中の矢印Ｗは、図３と同様に、その溶接箇所を模式的に示している。
本発明者の知見によれば、この形態では、高温エージングにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が検出されなかった。この結果について、本発明者は、以下のように推察している。つまり、セパレータ７２、７４からはみ出た正極集電箔５１の縁部５２および負極集電箔６１の縁部６２の中心部ＷＣは、それぞれ閉じられている。また、それに応じて、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図６参照）の周りの空隙が狭くなる。
このため、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図６参照）の周りの空気（酸素）が少ない状態である。さらに、負極シート６０の両側における負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ１、６３ａ２に電解液８０が、毛細管現象によって、十分に染み渡る。このため、当該負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ１、６３ａ２に空気（酸素）が触れない状態である。このため、当該捲回始端部６３ａ１、６３ａ２およびその近傍において、過度のＬｉの拡散は生じにくい。そして、出荷前の高温エージングにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡がほとんど生じない。
また、この形態は、セパレータ７２、７４からはみ出た正極集電箔５１の縁部５２と負極集電箔６１の縁部６２を、２以上の複数に分けて集約することが可能である。このため、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０の構造は、捲回数が多い捲回電極体４０に適用することができる。
このように、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、捲回数が多い大型のリチウムイオン二次電池１０にも適用することが可能である。さらに、出荷前の高温エージングにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡がほとんど生じない。このため、出荷前の高温エージングにおいて微小短絡が検出されることに伴って歩留まりが低下するのを防止できる。以下に、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０について、より具体的な構造例を説明する。
上記の作用効果が好適に得られる形態として、例えば、図５に示すように、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、捲回軸ＷＬに直交する方向における、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部５２ｃ、５２ｄが、１つに集約されているとよい。この場合、例えば、図５に示すように、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部５２ｃ、５２ｄには、正極集電箔５１の捲回始端部５０ａが含まれる。この場合、捲回周方向における正極集電箔５１の捲回始端部５０ａの位置に関わらず、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部５２ｃ、５２ｄが集約されているとよい。例えば、図５に示すように、捲回電極体４０が捲回軸ＷＬを含む一平面に沿った扁平な形状である場合には、当該捲回軸ＷＬを含む一平面に沿った、中心部ＷＣを挟んで対向する両側の縁部５２ｃ、５２ｄが集約されているとよい。この場合、正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａの位置にもよるが、中心部ＷＣを挟んで対向する両側の縁部５２ｃ、５２ｄの何れかに、正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａが含まれる場合には、適宜に、当該正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａを含ませて、中心部ＷＣを挟んで対向する両側の縁部５２ｃ、５２ｄ（５２ｄ１、５２ｄ２）が集約するとよい。
また、他の好適な形態として、例えば、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までが、１つに集約されていてもよい。この場合、図５に示すように、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａ（捲回周方向における内側の端部）を基準に、捲回周方向において、巻き始めからのターン数（捲回数）を定めるとよい。この場合、巻き始めからのターン数（捲回数）は、例えば、正極集電箔５１の捲回始端部５０ａを基準にして、捲回周方向に一周したところまでを、巻き始めから１ターン目とするとよい。なお、負極集電箔６１の縁部６２の捲回数も同様に定められうる。
また、他の好適な形態として、例えば、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａ（図５参照）は内側に集約されていてもよい。つまり、正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５０ａが集約された集約部位の内側に入り込むように、捲回始端部５０ａが集約されているとよい。この場合、より確実に、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図６参照）の周りの空隙が狭くなる。そして、当該負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ１、６３ａ２に空気（酸素）が触れない状態となる。このため、出荷前の高温エージングにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が、より確実に抑えられる。
また、他の形態として、例えば、図示は省略するが、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までが、１つに集約されていてもよい。ここで、正極集電箔５１の捲回始端部５０ａを基準にして、捲回周方向に２周したところまでを、巻き始めから２ターン目とするとよい。この場合、出荷前の高温エージングにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が、より確実に抑えられる。ところで、捲回電極体４０の中心部ＷＣでは、セパレータ７２、７４が重ねられた状態で挟み込まれている。
また、巻き始めから２ターン目までが１つに集約された形態では、巻き始めから２ターン目までのシートによって、捲回電極体４０の中心部ＷＣが閉じられる。このため、１ターン目までが１つに集約された形態に比べて、より多くのシートによって捲回電極体４０の中心部ＷＣが閉じられる。換言すれば、捲回電極体４０の中心部ＷＣを閉じる、正極シート５０と負極シート６０およびセパレータ７２、７４の捲回数が多い。このように、少なくとも巻き始めから２ターン目までが１つに集約された形態によれば、捲回電極体４０の中心部ＷＣを閉じるシートに所要の強度が得られやすい。また、この場合、例えば、正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａが、扁平な捲回電極体４０のＲ部（Ｒ）に近い位置にある場合でも、確実に、捲回始端部５２ａを集約することができる。
また、例えば、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２は、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓのうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣから１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けられているとよい。この場合、捲回電極体４０は、中心部ＷＣに近い隙間で分けられる。つまり、捲回電極体４０の螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２を２つに集約する場合でも、正極集電箔５１の縁部５２を概ね均等にバランスよく分けることができる。
以上、リチウムイオン二次電池１０の螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２について、好適な形態を例示した。リチウムイオン二次電池１０の螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２についても、正極集電箔５１の縁部５２と同様に集約するとよい。なお、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０について、捲回された負極集電箔６１の縁部６２を集約した構造は、図示は省略する。ただし、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０について、捲回された負極集電箔６１の縁部６２を集約した構造は、図７に示された正極集電箔５１の縁部５２と概ね同様の構造である。また、適宜、図４、図５および図６が参照されうる。
ここで、負極集電箔６１の縁部６２のうち、捲回軸ＷＬに直交する方向における、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部は、図示されていないが、その理解のために、図５における正極集電箔５１の縁部５２ｃ、５２ｄを適宜に参照するとよい。負極集電箔６１の捲回始端部６０ａについては、捲回された状態で図示されていないが、その理解のために、図５における正極集電箔５１の捲回始端部５０ａを適宜に参照するとよい。さらに螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２について、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓについては、図５における正極集電箔５１の隙間Ｓを適宜に参照するとよい。
ここで、好適な形態として、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２は、少なくとも巻き始めから１ターン目までが、１つに集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２の捲回始端部６２ａ（図４参照）は内側に集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までが、１つに集約されていてもよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２は、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓ（図５における正極集電箔５１の隙間Ｓを参照）のうち、捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けられていてもよい。さらに、上述した正極集電箔５１の縁部５２を集約する構造と、負極集電箔６１の縁部６２を集約する構造は、それぞれ例示した構造を適宜に組み合わせることができる。
また、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０について、捲回電極体４０の構造例に言及する。
ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０については、例えば、図２に示すように、捲回電極体４０は、帯状の正極集電箔５１に保持された正極活物質層５３と、帯状の負極集電箔６１に保持された負極活物質層６３とを備えているとよい。そして、帯状の正極集電箔５１と帯状の負極集電箔６１とは長さ方向を合わせ、正極活物質層５３と負極活物質層６３との間にセパレータ７２、７４を介在させて重ねられていてもよい。そして、帯状の正極集電箔５１の幅方向に設定された捲回軸ＷＬ周りに捲回されていてもよい。ここで、図６に示すように、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣにおいて、負極活物質層６３は、正極活物質層５３よりも捲回中心ＷＣ側に配置されていてもよい。さらに、捲回軸ＷＬ周りの捲回周方向において、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａは、正極活物質層５３の捲回始端部５３ａからはみ出ていてもよい。
この場合、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、上述した何れかの形態ように、正極集電箔５１の縁部５２および負極集電箔６１の縁部６２が集約されているとよい。例えば、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２は、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓのうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されているとよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２は、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓのうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されているとよい。
この場合、特に、正極活物質層５３および負極活物質層６３の捲回始端部５３ａ、６３ａ（図４参照）およびその近傍の隙間では、電解液８０（図１参照）が十分に染み渡った状態になる。このため、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａおよびその近傍は、電解液８０が十分に染み渡っており、負極活物質層６３が電池ケース２０内の空気（酸素）に触れにくく、過度にＬｉが拡散しにくい傾向がある。そして、正極活物質層５３の捲回始端部６３ａおよびその近傍において、正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が生じにくい傾向がある。
また、図１に示すように、電池ケース２０は、扁平な矩形の収容空間を有する角型のケースであってもよい。この場合、捲回電極体４０は、捲回軸ＷＬを含む一平面に沿って扁平な状態で電池ケース２０に収容されているとよい。そして、正極集電箔５１の集約部位および負極集電箔６１の集約部位は、上記一平面（つまり、捲回電極体４０の扁平な状態に応じた捲回軸ＷＬを含む一平面）に沿った直線状に集約されていてもよい。
また、例えば、図１に示すように、電池ケース２０に取り付けられた正極端子２３と、電池ケース２０に取り付けられた負極端子２４とを備えていてもよい。この場合、正極端子２３は、正極集電箔５１の、少なくとも２つの集約部位をそれぞれ保持する保持部２３ａを備えているとよい。負極端子２４は、負極集電箔６１の、少なくとも２つの集約部位をそれぞれ保持する保持部２４ａを備えているとよい。
次に、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０の製造方法としては、捲回電極体４０を用意する工程と、捲回電極体４０に正極端子２３を取り付ける工程と、捲回電極体４０に負極端子２４を取り付ける工程とを含んでいるとよい。ここで、用意される捲回電極体４０は、捲回軸ＷＬの一方において縁部５２が螺旋状に露出した正極集電箔５１と、捲回軸ＷＬの他方において縁部６２が螺旋状に露出した負極集電箔６１とを備えている。
そして、捲回電極体４０に正極端子２３を取り付ける工程では、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２を、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓのうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く少なくとも１つの隙間において分けて集約し、かつ、正極端子２３に取り付ける。また、捲回電極体に負極端子を取り付ける工程では、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２を、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓのうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く少なくとも１つの隙間において分けて集約し、かつ、負極端子２４に取り付ける。これにより、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０を具現化することができる。この場合、捲回電極体４０に正極端子２３を取り付ける工程と、捲回電極体４０に負極端子２４を取り付ける工程とは、その工程の手順の前後は、特に入れ替えてもよく、また、同時に行なってもよい。
この場合、例えば、捲回電極体４０に正極端子２３を取り付ける工程において、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、捲回軸ＷＬに直交する方向における、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部５２ｃ、５２ｄを、１つに集約して正極端子２３に取り付けてもよい。また、他の形態として、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までを、１つに集約して正極端子２３に取り付けてもよい。また、他の形態として、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２において、正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａを内側に集約して正極端子２３に取り付けてもよい。さらに、他の形態として、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までを、１つに集約して正極端子に取り付けてもよい。
かかる工程によって、より確実に、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図６参照）の周りの空隙が狭くなる。そして、当該負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ１、６３ａ２に空気（酸素）が触れない状態となる。このため、出荷前の高温エージングにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が抑えられる。
また、例えば、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２を、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓのうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けるとよい。この場合、捲回電極体４０は、正極集電箔５１の縁部５２が、中心部ＷＣに近い隙間で分けられる。つまり、捲回電極体４０の螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２を２つに集約する場合に、当該縁部５２を概ね均等にバランスよく分けることができる。
また、捲回電極体４０に負極端子２４を取り付ける工程において、例えば、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２のうち、捲回軸ＷＬに直交する方向における、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部を、１つに集約して前記負極端子に取り付けるとよい。また、同工程において、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までを、１つに集約して負極端子２４に取り付けてもよい。また、他の形態として、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２の捲回始端部６２ａを内側に集約して負極端子２４に取り付けてもよい。さらに、他の形態として、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までを、１つに集約して負極端子２４に取り付けてもよい。
かかる工程によって、より確実に、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図６参照）の周りの空隙が狭くなる。そして、当該負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ１、６３ａ２に空気（酸素）が触れない状態となる。このため、出荷前の高温エージングにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が抑えられる。
さらに、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２を、捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間Ｓのうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣから１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けてもよい。この場合、捲回電極体４０は、正極集電箔５１の縁部５２が、中心部ＷＣに近い隙間で分けられる。つまり、捲回電極体４０の螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２を２つに集約する場合に、当該縁部５２を概ね均等にバランスよく分けることができる。
本発明者は、リチウムイオン二次電池を試作し、種々の試験を行なった。以下、その試験を説明する。
ここで用意されたリチウムイオン二次電池は、具体的には、まず、正極活物質粉末としてのＬｉ[Ｎｉ１/３Ｃｏ１/３Ｍｎ１/３]Ｏ２粉末（ＬＮＣＭ）と、導電材としてのアセチレンブラック（ＡＢ）と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用いた。そして、これらの材料の質量比がＬＮＣＭ：ＡＢ：ＰＶｄＦ＝９２：５：３となるようにＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）と混合して、スラリー状組成物を調製した。この組成物を、幅：凡そ１３０ｍｍ、厚み：凡そ１５μｍの長尺状アルミニウム箔（正極集電体）の片側の縁に露出部（未塗工部）を設定する。そして、当該露出部を除いて、箔にそれぞれ１１５ｍｍ幅で長手方向に連続して塗布した後、乾燥（乾燥温度８０℃、１分間）させて正極活物質層を形成した。これをロールプレス機で圧延することによって、長い長尺状の正極シートを得た。正極シートには、正極集電箔の両面に正極活物質層が塗工した。上述したスラリー状組成物（正極合剤）の目付量は、正極集電箔の両面で凡そ同じとした。ここでは、かかる長尺状の正極シートを適当な長さで切断し、捲回電極体４０を作製するのに用いる長尺状の正極シート（総厚み１１０μｍ、長さ６０００ｍｍ）を用意した。
次に、負極活物質としての非晶質コートを有する球形化黒鉛の粉末（Ｃ）と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを用いた。そして、これらの材料の質量比がＣ：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９８：１：１となるようにイオン交換水と混合して、スラリー状組成物を調製した。この組成物を、幅：凡そ１３５ｍｍ、厚み：凡そ１０μｍの長尺状銅箔（負極集電体）の片側の縁に露出部（未塗工部）を設定する。そして、当該露出部を除いて、箔にそれぞれ１２０ｍｍ幅で長手方向に連続して塗布した後、乾燥（乾燥温度１２０℃、１分間）させて負極活物質層を形成した。負極シートには、負極集電箔の両面に負極活物質層が塗工した。上述したスラリー状組成物（正極合剤）の目付量は、負極集電箔の両面で凡そ同じとした。これをロールプレス機で圧延することによって、長い長尺状の負極シートを得た。ここでは、かかる長尺状の負極シートを適当な長さで切断し、捲回電極体４０を作製するのに用いる長尺状の負極シート（総厚み１２０μｍ、長さ６１５０ｍｍ）を用意した。
上記で用意した長尺状の正極シートと長尺状の負極シートとは、セパレータを介して重ね合わせて捲回し、扁平形状の捲回電極体を作製した。ここでは、正極シートと負極シートを重ね合わせる時に、捲回電極体の捲回周方向の始端部において、負極シートが凡そ４０ｍｍ程度、正極シートの捲回始端からはみ出るように調整した。なお、セパレータとしては、ポリエチレン（ＰＥ）層の両面にポリプロピレン（ＰＰ）層が積層された三層構造の基材の片側の表面に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子とバインダとしてのアクリル樹脂とを含む多孔質耐熱層を備えたものを用いた。なお、ここでは、捲回電極体は、まず円筒形に巻いて、負極活物質層の幅よりも広く、セパレータ７２、７４の幅よりも狭い、巻き止めテープで最外周を巻いた。その後、扁平状になるようにプレスした。
そして、得られた捲回電極体は、セパレータからはみ出た正極集電箔の縁部を集約し、正極端子に溶接した。また、セパレータからはみ出た負極集電箔の縁部についても、同様に、集約し、負極端子に溶接した。
ここで、負極シート６０の捲回始端６０ａは、捲回電極体４０の上側に配置されたＲ部（上Ｒ部）よりも２ｍｍ以上下に配置し、正極シート５０の捲回始端５０ａは、捲回電極体４０の上側に配置されたＲ部よりも６ｍｍ以上下に配置した。また、負極シート６０の終端６０ｂは上Ｒ部に配置し、セパレータ７２、７４の終端は下Ｒ部に配置した。また、正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２は、扁平にした直線部の２箇所を集約してそれぞれ正極端子と負極端子に溶接した。ここで、捲回電極体４０の上側に配置されたＲ部（上Ｒ部）の基準位置は、当該Ｒ部において、最も内径側に捲回された最内周の負極シートの内側の位置を基準とする。換言すれば、負極シートの上Ｒ部の頂部である。なお、ここでは、後述する高温エージングにおいて、缶底を下にして電池ケース２０を配置する。このため、電池ケース２０の封口板２２（蓋）側を上、電池ケースの缶底側を下と便宜的に規定し、電池ケース２０の封口板２２（蓋）側に配置されるＲ部を「上Ｒ部」と称し、電池ケースの缶底側に配置されるＲ部を「下Ｒ部」と称している。ただし、リチウムイオン二次電池の上下や捲回電極体の上下は、特に、上記規定に限定されない。
ここで、図６に示すように、「Ｒ部」は、扁平な捲回電極体４０を捲回軸ＷＬの方向から見た場合に、正極シート５０と負極シート６０とがそれぞれ直線状に延びた「直線部（Ｌ１、Ｌ２）」の両側に形成される湾曲した部位Ｃ１、Ｃ２をいう。また、「下Ｒ部（Ｃ２）」は、扁平な捲回電極体４０の「直線部」の両側に形成された２つの「Ｒ部」のうち、電池ケース２０に収容した状態において、電池ケース２０のケース本体２１の缶底に向けて配置される側の「Ｒ部」をいう。また、「上Ｒ部（Ｃ１）」は、扁平な捲回電極体４０の「直線部」の両側に形成された２つの「Ｒ部」のうち、電池ケース２０に収容した状態において、電池ケース２０のケース本体２１の缶底に向けて配置される側の「Ｒ部」をいう。
かかる捲回電極体をアルミ製の角型ケースに収容し、非水電解液を注液した。このとき、非水電解液の注液量は、上記捲回電極体に非水電解液が含浸されてなお、上記捲回電極体と上記角型ケースとの隙間に余剰の非水電解液が存在する量である。ここでは、余剰の非水電解液の量は、凡そ角型ケースの１／２の高さに調整した。なお、非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とは、ＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３：３：４の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させ、４質量％の割合でシクロヘキシルベンゼンを添加したものを用いた。
ここでは、サンプルＡ〜Ｃの３種類のサンプルをそれぞれ１０セル用意した。図８は、セパレータ７２、７４（図２および図５参照）からはみ出る正極集電箔５１の縁部５２を模式的に示す側面図である。また、図９は、セパレータ７２、７４からはみ出る負極集電箔６１の縁部６２を模式的に示す側面図である。なお、正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部５２とは、捲回軸ＷＬに対して互いに反対側にはみ出ている。図８と図９に示すように、正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部５２とは、左右が反転したように見えるが、図６に示すように、正極シート５０と負極シート６０とは、同じ方向に捲回されている。ここでは、図８および図９を参照し、各サンプルＡ〜Ｃにおいて、正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２とを集約して、正極端子と負極端子とに溶接する際に、正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２とが分けられる隙間を説明する。
ここで、サンプルＡは、図３に示すように、中心部ＷＣが開かれるように、正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２を集約したサンプルである。つまり、サンプルＡでは、捲回軸ＷＬ（図５参照）を含む中心部ＷＣの空隙で、正極集電箔５１の縁部５２と負極集電箔６１の縁部６２がそれぞれ分けられて集約されている。換言すれば、中心部ＷＣから見て、捲回始端５２ａ、６２ａがある側の１枚目の縁部５０１と、反対側の１枚目の縁部５０２との空隙（つまり、中心部ＷＣの空隙）で、正極集電箔５１の縁部５２と負極集電箔６１の縁部６２がそれぞれ分けられて集約されている。
また、サンプルＢ、Ｃは、正極集電箔５１の縁部５２および負極集電箔６１の縁部６２を、それぞれ捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く１つの隙間Ｓ１、Ｓ２において分けて集約したサンプルである。具体的には、サンプルＢでは、セパレータ７２、７４から露出した正極集電箔５１の縁部５２と負極集電箔６１の縁部６２とは、中心部ＷＣから見て、捲回始端５２ａ、６２ａがある側の１枚目の縁部５０１と、当該側の２枚目の縁部５０３の間の隙間Ｓ１（図８および図９参照）で分けられている（図７参照）。また、サンプルＣでは、セパレータ７２、７４から露出した正極集電箔５１の縁部５２と負極集電箔６１の縁部６２とは、中心部ＷＣから見て、捲回始端５２ａがない側の１枚目の縁部５０２と、当該側の２枚目の縁部５０４の間の隙間Ｓ２（図８および図９参照）で分けられている。図１０は、捲回電極体４０の正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２とを、後述する図８、図９の隙間Ｓ２で分けて集約した形態が図示されている。正極集電箔５１の縁部５２と、負極集電箔６１の縁部６２とは、それぞれ集約されて電極端子に溶接される。図１０中の矢印Ｗは、図３と同様に、その溶接箇所を示している。
≪初期充電処理、高温エージング≫
上記のように容易されたサンプルＡ〜Ｃは、初期充電処理と高温エージングを行った。ここでは、上記構築したリチウムイオン二次電池を治具で挟み込み、拘束圧が４００ｋｇｆとなるよう押圧、拘束した。次に、２０Ａの定電流で電池電圧が３．９５Ｖに到達するまで定電流充電を行った後、さらに該電圧で電流が０．１Ａになるまで定電圧充電を行った。そして、電池電圧が３．９５Ｖに調整されたリチウムイオン二次電池を温度制御恒温槽内に設置して８０℃まで昇温し、昇温開始からの経過時間が２０時間となるまで高温エージングを行った。そして、高温エージング後、電圧を測定し、１週間放置し、再度電圧を測定した。そして、当該１週間放置の前後における電圧の変化（ΔＶ）を測定した。
上記の結果、サンプルＡでは、１０セル中１０セルにおいて、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が確認された。サンプルＢでは、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡は、何れのセルでも見られなかった。しかし、一部において、正極シート５０の捲回始端部５０ａの近傍において、セパレータ７２、７４が黒く焦げた後が見られた。これは、当該正極シート５０の捲回始端部５０ａにおいて、正極活物質が溶出することに起因すると考えられる。つまり、微小短絡は抑えられるが、若干、正極活物質が溶出したと見られる痕跡が確認された。また、サンプルＣでは、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡、および、当該捲回始端部５０ａの正極活物質の溶出についてその痕跡は、何れのセルでも見られなかった。
このように、サンプルＡでは、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が確認された。つまり、捲回軸ＷＬ（図５参照）を含む中心部ＷＣの空隙で、正極集電箔５１の縁部５２と負極集電箔６１の縁部６２がそれぞれ分けられて集約された形態では、微小短絡が検出され易いと考えられる。
また、サンプルＢ，Ｃでは、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が検出されなかった。つまり、それぞれ捲回軸ＷＬに直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸ＷＬが含まれた中心部ＷＣを除く１つの隙間Ｓ１、Ｓ２において、正極集電箔５１の縁部５２および負極集電箔６１の縁部６２を分けて集約した場合には、微小短絡は生じにくいと考えられる。また、換言すれば、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、捲回軸ＷＬに直交する方向における、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部が１つに集約されているとよい。さらに、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２のうち、捲回軸ＷＬに直交する方向における、中心部ＷＣの両側に位置する２つの縁部が１つに集約されているとよい。
さらに、サンプルＢよりもサンプルＣの方が、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が生じ難いと考えられる。つまり、捲回軸ＷＬに直交する方向において、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣに近い隙間Ｓ１よりも、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣから少し離れた隙間Ｓ２で分けて集約する方が、上述した微小短絡が生じ難いと考えられる。また、サンプルＢでは、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２の捲回始端部５２ａが内側に集約される。さらに、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２の捲回始端部６２ａが内側に集約される。このため、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図４および図６参照）がより確実に空気に触れ難い状態になり、微小短絡がさらに生じ難い状態になったとも考えられる。
また、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡を防止する観点において、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までを１つに集約し、かつ、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までを１つに集約するとよい。さらには、螺旋状に露出した正極集電箔５１の縁部５２のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までを１つに集約し、かつ、螺旋状に露出した負極集電箔６１の縁部６２のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までを１つに集約するとよいと考えられる。
以上、ここで提案されるリチウムイオン二次電池およびその製造方法を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、ここでは、扁平な捲回電極体を有する角型の電池が例示されたが、リチウムイオン二次電池の構造は、特に言及されない限りにおいて、これらに限定されず、種々の構造の電池に適用されうる。例えば、円筒型の捲回電極体においても適用できる。ここで、円筒型の捲回電極体において、螺旋状に露出した正極集電箔の縁部は、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されているとよい。また、螺旋状に露出した負極集電箔の縁部は、捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されているとよい。
リチウムイオン二次電池は、捲回電極体を備えているとよい。リチウムイオン二次電池の電池ケースは金属製のケース（ハードケース）であるリチウムイオン二次電池を例示した。電池ケースはこれに限定されない。電池ケースは、例えば、ラミネートシートで外装されたラミネート型の電池でもよい。
また、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡を防止することができる。特に、出荷前の高温エージングで正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が生じるのを防止できる。このため、出荷前の高温エージングで、不良と判定されることが低減され、歩留まりが向上する。さらに、これに限らず、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０では、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図４および図６参照）がより確実に空気に触れ難い状態になる。このため、製造工程において、多くの空気が、電池ケース２０内に残留した場合でも、微小短絡を防止でき、安定した性能を発揮させることができる。また、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、高電位での使用状態で、微小短絡を防止できるので、特に、ハイレートでの充放電が繰り返される用途において好適である。
上述したように、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、正極シート５０の捲回始端部５０ａに対向する負極シート６０の捲回始端部６０ａが、集約された部位の内側に置いて閉じられ、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａ（図４および図６参照）がより確実に空気に触れ難い状態になる。また、負極活物質層６３の捲回始端部６３ａには、毛細管現象によって、電解液８０が染み渡った状態になっている。このため、高温エージング時に、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が生じ難い。この場合、高温エージング時におけるリチウムイオン二次電池の配置に関わらず、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡が生じ難い。
これに対して、図３に示すように、正極集電箔５１の露出部５２および負極集電箔６１の露出部６２が、捲回軸ＷＬを含む中心部ＷＣを境界として、扁平な捲回電極体４０の厚さ方向において２組に分けられて集約された形態では、負極シート６０の捲回始端部６０ａの管理が難しい。つまり、高温エージング時における、正極シート５０の捲回始端部５０ａから正極活物質が溶出することに起因する微小短絡は、正極シート５０の捲回始端部５０ａに対向する負極シート６０の捲回始端部６０ａが、高温エージング時に電解液８０に浸かっている場合には生じ難い。このため、図３の形態では、例えば、負極シート６０の捲回始端部６０ａが、高温エージング時に電解液８０に浸かるように、負極シート６０の捲回始端部６０ａが下側に置かれるように、高温エージングの電池の置き方を工夫する必要がある。また、負極シート６０の捲回始端部６０ａが確実に電解液に浸かるように、電解液８０を多く入れて、余剰電解液を多くしておくような対策が必要である。
さらに、高温エージング時に正極活物質が溶出することに起因する微小短絡は、正極シート５０の捲回終端部５０ｂや、これに対向する負極シート６０の捲回終端部６０ｂでも問題となり得る（図４参照）。このため、図３の形態では、捲回電極体４０の捲回始端５０ａ、６０ａと、捲回終端５０ｂ、６０ｂを同時に管理する必要がある。そして、これに合わせて捲回電極体４０の捲回数や、電池ケースでの捲回電極体４０の配置、高温エージングにおけるリチウムイオン二次電池１０の置き方など、設計上や製造上の制約が大きかった。
ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、高温エージング時の捲回始端５０ａ、６０ａの管理が軽減される。このため、これに合わせて捲回電極体４０の捲回数や、電池ケースでの捲回電極体４０の配置、高温エージングにおけるリチウムイオン二次電池１０の置き方など、設計上や製造上の制約が小さくなる。また、余剰電解液についても、負極シート６０の捲回始端部６０ａが確実に電解液に浸かることを考慮して、必要以上に多くの余剰電解液を入れる必要がない。
したがって、ここで提案されるリチウムイオン二次電池１０は、例えば、安定した性能が求められる車両駆動用電池として特に好適である。ここで、車両駆動用電池は、リチウムイオン二次電池１０を複数個直列に接続して形成される組電池の形態であり得る。かかる車両駆動用電池を電源として備える車両には、典型的には自動車、特にハイブリッド自動車（プラグインハイブリッド車を含む）、電気自動車のような電動機を備える自動車が含まれる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１０ リチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）
２０ 電池ケース
２１ ケース本体
２２ 封口板
２３ 正極端子（電極端子）
２３ａ 正極端子の先端部（保持部）
２４ 負極端子（電極端子）
２４ａ 負極端子の先端部（保持部）
３０ 安全弁
３２ 注液口
３３ 封止材
４０ 捲回電極体（電極体）
５０ 正極シート
５０ａ 正極シートの捲回始端（捲回始端部）
５１ 正極集電箔
５１ａ 正極集電箔の捲回始端部
５２ 正極集電箔の縁部（露出部）
５２ａ 正極集電箔の縁部（露出部）の捲回始端（捲回始端部）
５２ｃ、５２ｄ 中心部ＷＣの両側に位置する正極集電箔の縁部
５３ 正極活物質層
５３ａ 正極活物質層の捲回始端部
６０ 負極シート
６０ａ 負極シートの捲回始端（捲回始端部）
６０ｂ 負極シートの終端
６１ 負極集電箔
６２ 負極集電箔の縁部（露出部）
６２ａ 負極集電箔の縁部（露出部）の捲回始端部
６２ｂ 負極集電箔の縁部（露出部）の捲回終端部
６３ 負極活物質層
６３ａ 負極活物質層の捲回始端部
７２，７４ セパレータ
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ 隙間
ＷＣ 捲回中心（中心部）
ＷＬ 捲回軸

Claims (16)

  1. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部のうち、前記捲回軸に直交する方向における、前記中心部の両側に位置する２つの縁部が、１つに集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  2. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までが、１つに集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  3. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部の捲回始端部が内側に集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  4. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までが、１つに集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  5. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    ここで、前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部は、前記捲回軸に直交する方向における前記複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けられている、
    リチウムイオン二次電池。
  6. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、前記捲回軸に直交する方向における、前記中心部の両側に位置する２つの縁部が、１つに集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  7. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までが、１つに集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  8. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部の捲回始端部が内側に集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  9. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までが、１つに集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  10. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え、
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    ここで、前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部は、前記捲回軸に直交する方向における前記複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けられている、
    リチウムイオン二次電池。
  11. ここで、前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、以下のＡ〜Ｅの構成のうち、いずれか一つの特徴を有する、請求項１から５までの何れか一項に記載されたリチウムイオン二次電池。

    Ａ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、前記捲回軸に直交する方向における、前記中心部の両側に位置する２つの縁部が、１つに集約されている；
    Ｂ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までが、１つに集約されている；
    Ｃ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部の捲回始端部が内側に集約されている；
    Ｄ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までが、１つに集約されている；
    Ｅ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部は、前記捲回軸に直交する方向における前記複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分けられている；
  12. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え；
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており；
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており；
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記捲回電極体は、
    帯状の正極集電箔に保持された正極活物質層と、
    帯状の負極集電箔に保持された負極活物質層と
    を備え、
    前記帯状の正極集電箔と帯状の負極集電箔とは長さ方向を合わせ、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間にセパレータを介在させて重ねられ、かつ、前記帯状の正極集電箔の幅方向に設定された捲回軸周りに捲回されており、
    ここで、前記捲回軸が含まれた中心部において、前記負極活物質層は、前記正極活物質層よりも捲回中心側に配置されており、かつ、
    前記捲回軸周りの捲回周方向において、前記負極活物質層の捲回始端部は、前記正極活物質層の捲回始端部からはみ出ている、
    リチウムイオン二次電池。
  13. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え；
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており；
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており；
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記電池ケースは、扁平な矩形の収容空間を有する角型のケースであり、
    前記捲回電極体は、前記捲回軸を含む一平面に沿って扁平な状態で前記電池ケースに収容されており、かつ、
    前記正極集電箔の集約部位および前記負極集電箔の集約部位は、前記一平面に沿った直線状に集約されている、
    リチウムイオン二次電池。
  14. 電池ケースと、
    前記電池ケースに収容された捲回電極体と、
    前記電池ケースに収容された電解液と
    を備え；
    前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において螺旋状に露出した正極集電箔の縁部と、
    当該捲回軸の他方において螺旋状に露出した負極集電箔の縁部と
    を備えており；
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており；
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部は、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けられて集約されており、
    前記電池ケースに取り付けられた正極端子と、
    前記電池ケースに取り付けられた負極端子と
    を備え、
    前記正極端子は、
    前記正極集電箔の、少なくとも２つの集約部位をそれぞれ保持する保持部を備え、
    かつ、
    前記負極端子は、
    前記負極集電箔の、少なくとも２つの集約部位をそれぞれ保持する保持部を備えた、
    リチウムイオン二次電池。
  15. 捲回電極体を用意する工程と、
    前記捲回電極体に正極端子を取り付ける工程と、
    前記捲回電極体に負極端子を取り付ける工程と
    を含み、
    ここで、
    用意される前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において縁部が螺旋状に露出した正極集電箔と、
    当該捲回軸の他方において縁部が螺旋状に露出した負極集電箔と
    を備え、
    前記捲回電極体に正極端子を取り付ける工程において、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部を、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けて集約して前記正極端子に取り付け、かつ、
    前記捲回電極体に負極端子を取り付ける工程において、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部を、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けて集約して前記負極端子に取り付ける、
    リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
    前記捲回電極体に正極端子を取り付ける工程は、さらに以下のＡ〜Ｅの構成のうち、いずれか一つの特徴を有する、リチウムイオン二次電池の製造方法。

    Ａ．前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部のうち、前記捲回軸に直交する方向における、前記中心部の両側に位置する２つの縁部を、１つに集約する；
    Ｂ．前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までを、１つに集約する；
    Ｃ．前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部の捲回始端部を内側に集約する；
    Ｄ．前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までを、１つに集約する；
    Ｅ．前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の縁部を、前記捲回軸に直交する方向における前記複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分ける；
  16. 捲回電極体を用意する工程と、
    前記捲回電極体に正極端子を取り付ける工程と、
    前記捲回電極体に負極端子を取り付ける工程と
    を含み、
    ここで、
    用意される前記捲回電極体は、
    捲回軸の一方において縁部が螺旋状に露出した正極集電箔と、
    当該捲回軸の他方において縁部が螺旋状に露出した負極集電箔と
    を備え、
    前記捲回電極体に正極端子を取り付ける工程において、
    前記螺旋状に露出した前記正極集電箔の前記縁部を、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けて集約して前記正極端子に取り付け、かつ、
    前記捲回電極体に負極端子を取り付ける工程において、
    前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の前記縁部を、前記捲回軸に直交する方向における複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部を除く少なくとも１つの隙間において分けて集約して前記負極端子に取り付ける、
    リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
    前記捲回電極体に負極端子を取り付ける工程は、以下のＡ〜Ｅの構成のうち、いずれか一つの特徴を有する、リチウムイオン二次電池。

    Ａ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、前記捲回軸に直交する方向における、前記中心部の両側に位置する２つの縁部を、１つに集約する；
    Ｂ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから１ターン目までを、１つに集約する；
    Ｃ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部の捲回始端部を内側に集約する；
    Ｄ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部のうち、少なくとも巻き始めから２ターン目までを、１つに集約する；
    Ｅ．前記螺旋状に露出した前記負極集電箔の縁部を、前記捲回軸に直交する方向における前記複数の隙間のうち、前記捲回軸が含まれた中心部から１つ目から４つ目までの隙間から選択される１の隙間において分ける；
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