JP6399380B2 - 蓄電素子、蓄電システム、及びその製造方法 - Google Patents

蓄電素子、蓄電システム、及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、蓄電素子、蓄電システム、及びその製造方法に関し、より特定的には、正極と、負極と、この正極及び負極の間に配置されたセパレーターとが巻回された巻回型の発電要素を備えた蓄電素子、蓄電システム、及びその製造方法に関する。
近年、自動車、自動二輪車等の車両、携帯端末、ノート型パソコン等の各種機器などの動力源として、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の電池、電気二重層キャパシタ等のキャパシタといった放充電可能な蓄電素子が採用されている。
このような蓄電素子は、容器と、この容器に収容された巻回型の発電要素と、この発電要素と電気的に接続され、かつ容器に収容された２つの集電体と、容器に収容された電解液とを備えている。発電要素を構成する電極としての正極及び負極は、いずれも、金属箔上に活物質層が形成されていない、巻回方向に沿った側縁部を有する。正極の側縁部は、巻回軸の一方端に（巻回方向に沿って）位置し、負極の側縁部は、巻回軸の他方端に位置し、正極及び負極の側縁部が、それぞれ各集電体に接続されている。
このような蓄電素子において、軽量化、低コスト化などの観点から、容器内に収容される電解液量を少なくして、発電要素に電解液を浸透させることが要望されている。発電要素に電解液を浸透させる技術として、例えば、特開２０１２−１９５０８５号公報（特許文献１）、特開２０１２−１８２３４３号公報（特許文献２）などが挙げられる。
特許文献１には、正極及び負極のうちの一方と集電体との接合領域が、正極及び負極のうちの他方と集電体との接合領域と比較して、電極の集積度が小さくなるように、または、接合部の総面積が小さくなるように、両者の接合領域の接合状態を異ならせている電池が開示されている。特許文献２には、正極及び負極の金属箔がそれぞれ楕円状に巻回され、重なったそれぞれの側縁部の一部の弧が接合された蓄電デバイスが開示されている。
特開２０１２−１９５０８５号公報 特開２０１２−１８２３４３号公報
上記特許文献１及び２の蓄電素子においては、発電要素を容器に挿入する時や、蓄電素子に衝撃が加わった時などに、発電要素における電解液を吸い上げる部分が変形する場合がある。この場合、発電要素への電解液の供給が不足し、抵抗が上昇する。
本発明は、上記問題点に鑑み、電解液の供給が不足することによる抵抗の上昇が抑制されている蓄電素子、蓄電システム及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明の蓄電素子は、
容器と、
この容器に収容され、かつ、正極と、負極と、この正極及び負極の間に配置されたセパレーターとが巻回され、かつ、曲線部と、この曲線部と連なる直線部とを有する筒状の発電要素と、
容器に収容され、かつ、発電要素の巻回軸の一方端と発電要素の巻回軸の他方端とで、それぞれ正極と負極とに接続された各集電体と、
容器に収容された電解液とを備え、
正極は、正極基材と、この正極基材における一方端を除く領域に形成された正極合剤層とを含み、
負極は、負極基材と、この負極基材における他方端を除く領域に形成された負極合剤層とを含み、
正極基材は、一方端において、正極合剤層が形成されていない非形成部を有し、
負極基材は、他方端において、負極合剤層が形成されていない非形成部を有し、
各集電体は、一方端における正極の非形成部の直線部の少なくとも一部と、他方端における負極の非形成部の直線部の少なくとも一部とにそれぞれ接続され、
正極において、一方端の長さは巻回長さより長く、かつ、負極において、他方端の長さは、巻回長さより長く、
上記正極基材及び上記負極基材において、巻回軸方向の幅に対する、巻回軸と直交する方向１ｍ当たりの湾曲量の比が０．０３以上０．０９以下である。
本発明の蓄電素子によれば、正極において非形成部が位置する一方端の長さが巻回長さよりも長く、かつ非形成部の直線部が集電体と接続されているため、発電要素の非形成部の曲線部に波打ち（だぶつき、しわ等を含む）が発生する。
同様に、負極において非形成部が位置する他方端の長さが巻回長さよりも長く、かつ非形成部の直線部が集電体と接続されているため、発電要素の非形成部の曲線部に波打ちが発生する。
このように、正極及び／または負極の曲線部に波打ちを発生させると、正極とセパレーターとの隙間、及び／または、負極とセパレーターとの隙間が広くなり、この隙間から電解液が入りやすくなる。このため、発電要素を容器に挿入する時や、蓄電素子に衝撃が加わった時などに、発電要素における電解液を吸い上げる部分が変形した場合であっても、電解液の供給経路を確保しやすい。したがって、発電要素への電解液の供給が不足することを抑制できるので、発電要素における抵抗の上昇を抑制することができる。
本発明の蓄電素子の製造方法は、
正極基材と、この正極基材の巻回方向の一方端縁を除く領域に形成された正極合剤層とを含む正極を準備する工程と、
負極基材と、この負極基材の巻回方向の他方端縁を除く領域に形成された負極合剤層とを含む負極を準備する工程と、
正極及び負極の間にセパレーターを配置して、巻回することにより、曲線部と、この曲線部と連なる直線部とを有する筒状の発電要素を形成する工程と、
発電要素の巻回軸の一方端で正極と接続し、発電要素の巻回軸の他方端で負極と接続するように、それぞれ集電体を形成する工程と、
発電要素と、集電体と、電解液とを容器に収容する工程とを備え、
上記発電要素を形成する工程では、正極基材の一方端縁において正極合剤層が形成されていない非形成部が一方端に位置し、かつ負極基材の他方端縁において負極合剤層が形成されていない非形成部が他方端に位置するように巻回し、
上記集電体を形成する工程では、一方端における正極基材の非形成部の直線部の少なくとも一部と接続するように、また、他方端における負極基材の非形成部の直線部の少なくとも一部と接続するように各集電体を形成し、
上記正極を準備する工程では、上記一方端縁の長さが巻回長さよりも長い正極を準備し、かつ、上記負極を準備する工程では、上記他方端縁の長さが巻回長さよりも長い負極を準備し、
上記正極を準備する工程及び上記負極を準備する工程では、上記正極基材及び上記負極基材において、巻回軸方向の幅に対する、巻回軸と直交する方向１ｍ当たりの湾曲量の比が０．０３以上０．０９以下である。
本発明の蓄電素子の製造方法によれば、非形成部が位置する一方端縁の長さが巻回長さよりも長い正極を準備し、その非形成部の直線部を集電体と接続するため、発電要素の非形成部の曲線部に波打ち（だぶつき、しわ等を含む）が発生する。
同様に、非形成部が位置する他方端縁の長さが巻回長さよりも長い負極を準備し、その非形成部の直線部を集電体と接続するため、発電要素の非形成部の曲線部に波打ちが発生する。
このように、正極及び／または負極の曲線部に波打ちを発生させることにより、正極とセパレーターとの隙間、及び／または、負極とセパレーターとの隙間が広くなり、この隙間から電解液が入りやすくなる。このため、発電要素を容器に挿入する時や、蓄電素子に衝撃が加わった時などに、発電要素における電解液を吸い上げる部分が変形した場合であっても、電解液の供給経路が確保しやすい。したがって、発電要素への電解液の供給が不足することを抑制できるので、発電要素における抵抗の上昇を抑制することができる。
上記蓄電素子における１つの態様としては、上記正極において、一方端は他方端に向けて凹む弧状である、及び／または、上記負極において、他方端は一方端に向けて凹む弧状である態様が採用される。
上記蓄電素子の製造方法における１つの態様としては、上記正極を準備する工程では、非形成部の一方端縁が、非形成部と反対側の他方端縁に向けて凹む弧状である正極基材を用いる、及び／または、負極を準備する工程では、非形成部の他方端縁が、非形成部と反対側の一方端縁に向けて凹む弧状である負極基材を用いる態様が採用される。
これにより、曲線部に波打ちを発生させた蓄電素子を容易に実現できる。
上記蓄電素子においては、上記正極基材及び上記負極基材において、巻回軸方向の幅に対する、巻回軸と直交する方向１ｍ当たりの湾曲量の比が０．０３以上０．０９以下である態様が採用される。
上記蓄電素子の製造方法においては、上記正極を準備する工程及び上記負極を準備する工程では、正極基材及び負極基材において、巻回軸方向の幅に対する、巻回軸と直交する方向１ｍ当たりの湾曲量の比が０．０３以上０．０９以下である態様が採用される。
比が０．０３以上である場合、正極とセパレーターとの隙間、及び／または、負極とセパレーターとの隙間がより広くなり、電解液をより供給しやすくなるので、電解液の供給が不足することによる抵抗の上昇をより抑制できる。比が０．１０以下である場合、正極とセパレーターとの隙間、及び／または、負極とセパレーターとの隙間が広くなりすぎないので、隙間が広がりすぎることによる抵抗の上昇を抑制できる。
本発明の蓄電システムは、上記いずれかの蓄電素子と、この蓄電素子の充放電の制御を行う制御部とを備えている。
本発明の蓄電システムによれば、抵抗の上昇が抑制されている蓄電素子を備えている。したがって、蓄電システムは、抵抗の上昇が抑制されている。
以上説明したように、本発明は、抵抗の上昇が抑制されている蓄電素子、蓄電システム、及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施の形態１における蓄電素子の一例である非水電解質二次電池を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における非水電解質二次電池の容器の内部を概略的に示す斜視図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、本発明の実施の形態１における非水電解質二次電池を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における非水電解質二次電池を構成する発電要素を概略的に示す模式図である。 図２におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、本発明の実施の形態１における発電要素の模式図である。 本発明の実施の形態１における発電要素を構成する正極及び負極を概略的に示す拡大模式図である。 本発明の実施の形態１における巻回前の正極を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態１における巻回前の負極を概略的に示す平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における巻回前の正極及び負極を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態１における正極及び負極の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１における正極及び負極の製造方法を説明するための模式図である。 比較例における発電要素の模式図である。 本発明の実施の形態２における蓄電システム及びこれを車両に搭載した状態を示す模式図である。 実施例のリチウムイオン二次電池において、幅Ｗに対する湾曲量Ｃの比（Ｃ／Ｗ）と、１０００サイクル後の抵抗比率との関係を示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
（実施の形態１）
図１〜図１１を参照して、本発明の一実施の形態である蓄電素子の一例である非水電解質二次電池１を説明する。本実施の形態の非水電解質二次電池１は、巻回式の発電要素を備えている。
図１〜図３に示すように、本実施の形態の非水電解質二次電池１は、容器２と、この容器２に収容された電解液３と、容器２に取り付けられた２つの外部ガスケット５と、この容器２に収容された発電要素１０と、この発電要素１０と電気的に接続された２つの集電体７と、それぞれの集電体７と電気的に接続された２つの外部端子２１とを備えている。
図１に示すように、容器２は、開口が形成され発電要素１０を収容する箱状の本体部（ケース）２ａと、本体部２ａの開口を覆う長方形板状の蓋部２ｂとを有する。本体部２ａ及び蓋部２ｂは、例えばステンレス鋼板で形成され、互いに溶接されている。
蓋部２ｂの外面には外部ガスケット５がそれぞれ配置されている。蓋部２ｂには、長手方向の両端側にそれぞれ開口が形成されている。外部ガスケット５には、開口が形成されている。蓋部２ｂの一方の開口と外部ガスケット５の開口とが連なっている。同様に、蓋部２ｂの他方の開口と外部ガスケット５の開口とが連なっている。外部ガスケット５は、例えば凹部を有し、この凹部内に外部端子２１が配置されている。
外部端子２１は、それぞれ、発電要素１０に接続された集電体７（図３参照）と接続され、発電要素１０と電気的に接続されている。外部端子２１は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料で形成されている。集電体７については、後述する。
外部ガスケット５、集電体７、及び、外部端子２１としては、正極用と負極用とが設けられている。
正極用の外部ガスケット５、集電体７、及び、外部端子２１は、発電要素１０の巻回軸Ａの一方端１０Ａ側（図３における右側）、つまり、蓋部２ｂの長手方向における一端側に配置されている。
負極用の外部ガスケット５、集電体７、及び、外部端子２１は、発電要素１０の巻回軸Ａの他方端１０Ｂ側（図３における左側）、つまり、蓋部２ｂの長手方向における他端側に配置されている。
図２及び図３に示すように、本体部２ａの内部には、電解液３が収容されている。発電要素１０は、電解液３に浸漬されている。
図３に示すように、非水電解質二次電池１を載置したときに、電解液３の一部は、余剰電解液となって容器２の下部に貯留され、発電要素１０のセパレーター１２の一部が余剰電解液（電解液３）と接触している。つまり、余剰電解液となった電解液３は、容器２の内部空間における発電要素１０を除く領域の少なくとも一部に収容され、セパレーター１２の少なくとも一部と接触している。
電解液３は、有機溶媒に電解質が溶解されて調製されている。
有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のエステル系溶媒や、エステル系溶媒にγ−ブチラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒等を配合してなる有機溶媒等が挙げられる。
電解質としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）などのリチウム塩等が挙げられる。
図２及び図３に示すように、本体部２ａの内部には、発電要素１０が収容されている。容器２内には、１つの発電要素が収容されていてもよく、複数の発電要素が収容されていてもよい。後者の場合には、複数の発電要素１０は、電気的に並列に接続されている。
図４に示すように、発電要素１０は、筒状（本実施の形態では、横長の円筒状（扁平形状））であって、図５に示すように、曲線部Ｒと、曲線部Ｒと連なる直線部Ｓとを有する。
曲線部Ｒは、略弧状であり、本実施の形態では、図５における上及び下に位置する部分である。
直線部Ｓは、扁平状であり、本実施の形態では、図５における左及び右に位置する部分である。直線部Ｓは、略まっすぐな状態であり、小さな波打ちが生じている状態を含む。後述するように、発電要素１０の巻回軸Ａ（仮想直線線分）の一方端１０Ａ及び他方端１０Ｂに位置する直線部Ｓの少なくとも一部は、集電体７で束ねられる。従って、集電体７で束ねられた直線部Ｓの領域（集電体７との接続領域）は、束ねられる前の直線部Ｓ対して、傾斜する場合もある。
図４に示すように、発電要素１０は、正極１１と、セパレーター１２と、負極１３とを含んでいる。発電要素１０は、負極１３上にセパレーター１２が配置され、このセパレーター１２上に正極１１が配置され、この正極１１上にセパレーター１２が配置された状態で巻回され、筒状に形成されている。即ち、発電要素１０において、帯状の負極１３の外周側に帯状のセパレーター１２が形成され、このセパレーター１２の外周側に帯状の正極１１が形成され、この正極１１の外周側に帯状のセパレーター１２が形成されている。
なお、図４に示すように、巻回軸Ａは、正極１１や負極１３の幅方向に沿って延びている。本実施の形態では、発電要素１０において、正極１１及び負極１３の間に絶縁性のセパレーターが配置されているので、正極１１と負極１３とは電気的に接続されていない。
図３、図６及び図７に示すように、発電要素１０を構成する正極１１は、正極基材としての正極集電箔１１Ａと、この正極集電箔１１Ａの一方端１１Ｃ（正極集電箔１１Ａにおいて、巻回軸Ａの軸方向の一方側に位置する一方端１１Ｃ）を除く領域に形成された正極合剤層１１Ｂとを有する。
言い換えると、図６及び図７に示すように、正極１１は、正極合剤層１１Ｂ側から見たときに、巻回方向Ｅの一方端１１Ｃに沿って延びるように位置する正極集電箔１１Ａと、一方端１１Ｃと反対側の他方端１１Ｄに沿って延びるように位置する正極合剤層１１Ｂとを含む。
さらに言い換えると、正極１１を構成する正極集電箔１１Ａは、正極集電箔１１Ａの一方端１１Ｃにおいて、正極合剤層１１Ｂが形成されていない（正極集電箔１１Ａ上に正極合剤層１１Ｂが形成されていない）非形成部１１Ｅを有する。
図３、図６及び図８に示すように、発電要素１０を構成する負極１３は、負極基材としての負極集電箔１３Ａと、この負極集電箔１３Ａの他方端１３Ｃ（負極集電箔１３Ａにおいて、巻回軸Ａの軸方向の他方側に位置する他方端１３Ｃ）を除く領域に形成された負極合剤層１３Ｂとを有する。
言い換えると、図６及び図８に示すように、負極１３は、負極合剤層１３Ｂ側から見たときに、巻回方向Ｅの他方端１３Ｃに沿って延びるように位置する負極集電箔１３Ａと、他方端１３Ｃと反対側の一方端１３Ｄに沿って延びるように位置する負極合剤層１３Ｂとを含む。
さらに言い換えると、負極１３を構成する負極集電箔１３Ａは、負極集電箔１３Ａの他方端１３Ｃにおいて、負極合剤層１３Ｂが形成されていない（負極集電箔１３Ａ上に負極合剤層１３Ｂが形成されていない）非形成部１３Ｅを有する。
図３に示すように、正極１１の非形成部１１Ｅは、巻回軸Ａの一方端１０Ａ（巻回軸Ａの軸方向の一方側）に配置され、負極１３の非形成部１３Ｅは、巻回軸Ａの他方端１０Ｂ（巻回軸Ａの軸方向の他方側）に配置されている。つまり、正極１１の非形成部１１Ｅと、負極１３の非形成部１３Ｅとは、巻回方向に延び且つ発電要素１０の幅の中心に位置する仮想線に対して、互いに対称の位置にある。
正極１１において、一方端１０Ａの長さは、巻回長さ（正極１１における巻回方向Ｅの長さ）よりも長い。言い換えると、正極集電箔１１Ａにおいて、非形成部１１Ｅが形成された一方端１１Ｃの長さは、巻回長さ（正極集電箔１１Ａにおける巻回方向Ｅの長さ）よりも長い。さらに言い換えると、正極において、非形成部１１Ｅの巻回方向Ｅの一方端１１Ｃの端縁の長さは、巻回長さよりも長い。
負極１３において、他方端１０Ｂの長さは、巻回長さ（負極１３における巻回方向Ｅの長さ）よりも長い。言い換えると、負極集電箔１３Ａにおいて、非形成部１３Ｅが形成された他方端１３Ｃの長さは、巻回長さ（負極集電箔１３Ａにおける巻回方向Ｅの長さ）よりも長い。さらに言い換えると、負極１３において、非形成部１３Ｅの巻回方向Ｅの他方端１３Ｃの端縁の長さは、巻回長さよりも長い。
本実施の形態では、正極集電箔１１Ａの非形成部１１Ｅの一方端１１Ｃは、非形成部１１Ｅと反対側の他方端１１Ｄに向けて凹む弧状である。負極集電箔１３Ａの非形成部１３Ｅの他方端１３Ｃは、非形成部１３Ｅと反対側の一方端１３Ｄに向けて凹む弧状である。言い換えると、正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａの非形成部１１Ｅ、１３Ｅの端縁は、非形成部１１Ｅ、１３Ｅと反対側の端縁に向けて凹む弧状である。
ここで、上記「端の長さ」とは、正極１１及び／又は負極１３における巻回方向Ｅ１ｍ当たりにおいて、巻回方向両端間に延びる一方端及び／又は他方端に沿った長さを意味し、両端間の最短距離ではない。本実施の形態では、「端の長さ」とは、曲線（弧状曲線）に沿った長さを意味する。
また、上記「巻回長さ」とは、正極１１及び負極１３における巻回方向Ｅに沿った長さである。具体的には、本実施の形態では、「巻回長さ」とは、正極１１、負極１３における巻回方向Ｅ１ｍ当たりにおいて、巻回方向Ｅの一方側端縁と、巻回方向Ｅの他方側端縁における非形成部（１１Ｅ、１３Ｅ）から一方側端縁と平行に延びる仮想直線とを結ぶ距離である（例えば、図９に示す）。
図９（Ａ）に示すように、正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａにおいては、発電要素１０の巻回軸Ａ方向の長さ（幅Ｗ）に対する、巻回軸Ａと直交する方向（巻回方向Ｅ）１ｍ当たりの湾曲量Ｃの比が、０．０３以上０．１０以下であることが好ましく、０．０３以上０．０９以下であることがより好ましく、０．０５以上０．０７以下であることがより一層好ましい。
ここで、上記値は、正極１１及び負極１３を巻回された状態から帯状の状態に戻し、無荷重で測定される値である。
湾曲量Ｃ（図９（Ａ）、図１１参照）とは、正極１１及び／又は負極１３における巻回方向Ｅ１ｍ当たりにおいて、正極集電基材及び／又は負極集電基材が外側へ最も突出した位置と、最も凹んだ位置との差を意味する。本実施の形態では、湾曲量Ｃとは、正極集電箔１１Ａ及び／又は負極集電箔１３Ａが最も突出した位置と、最も凹んだ位置との差を意味する。
幅Ｗとは、巻回軸Ａ方向（巻回方向Ｅと直交する方向）の距離、つまり、一方端１１Ｃ、１３Ｄから他方端１１Ｄ、１３Ｃまでの距離である。本実施の形態では、幅Ｗとは、正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａの幅である。幅が一定でない場合には、最大幅を上記幅Ｗとする。
なお、湾曲量Ｃ及び幅Ｗは、解体した電池から取り出した正極又は負極の巻回を解き、正極又は負極を伸ばした状態で、正極又は負極に透明のアクリル板を置いて測定することもできる。
図９（Ａ）では、正極１１及び負極１３の巻回方向Ｅ両側の端縁が互いに平行である場合が、例として示されている。一方、図９（Ｂ）に示すように、正極１１及び負極１３の巻回方向Ｅ両側の端縁が互いに平行でない場合などでも、湾曲量Ｃ及び幅Ｗの定義は同様であり、巻回軸方向Ａの幅Ｗに対する、巻回軸Ａと直交する方向１ｍ当たりの湾曲量Ｃの比の好ましい値は、上記と同様である。
なお、本実施の形態では、正極１１における一方端１０Ａの長さは、巻回長さよりも長く、かつ、負極１３における他方端１０Ｂの長さは、巻回長さよりも長い場合を例に挙げた。この構成は、正極１１及び負極のいずれか一方で採用されてもよいが、正極１１及び負極１３の両方で採用されることが好ましい。
正極１１における一方端１０Ａ（１１Ｃ）の長さと他方端１０Ｂ（１１Ｄ）の長さとの関係は、特に限定されないが、製造上の理由から、他方端１０Ｂの長さ＞一方端１０Ａの長さ＞巻回長さであってもよい。
負極１３における一方端１０Ａ（１３Ｄ）の長さと他方端１０Ｂ（１３Ｃ）の長さとの関係は、特に限定されないが、製造上の理由から、一方端１０Ａの長さ＞他方端１０Ｂの長さ＞巻回長さであってもよい。
なお、本実施の形態では、正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａの両面のそれぞれに、正極合剤層１１Ｂ及び負極合剤層１３Ｂが形成されているが、本発明は、このような構造に特に限定されない。例えば、正極集電箔１１Ａの片面に、正極合剤層１１Ｂが形成されていてもよく、負極集電箔１３Ａの片面に、負極合剤層１３Ｂが形成されていてもよい。ただし、正極合剤層１１Ｂと、負極合剤層１３Ｂとは、互いに対面している。
また、本実施の形態では、正極基材及び負極基材として、正極集電箔及び負極集電箔を例に挙げて説明しているが、本発明は、正極基材及び負極基材の形状は、箔状に限定されない。
正極合剤層１１Ｂは、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを有する。負極合剤層１３Ｂは、負極活物質と、バインダとを有する。なお、負極合剤層１３Ｂは、導電助剤をさらに有していてもよい。
正極活物質は、正極において充電反応及び放電反応の電極反応に寄与し得る物質である。正極活物質の材料としては、特に限定されず、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、スピネルマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）等のリチウム複合酸化物などを用いることができる。
負極活物質は、負極において充電反応及び放電反応の電極反応に寄与し得る物質であり。負極活物質の材料としては、特に限定されず、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、黒鉛等の炭素系物質などを用いることができる。
バインダは、特に限定されず、バインダとしては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネートなどを用いることができる。
セパレーター１２は、正極１１及び負極１３の間に配置され、正極１１と負極１３との電気的な接続を遮断しつつ、電解液３の通過を許容するものである。
セパレーター１２は、１層であってもよく、セパレーター基材層と、この基材層の一方の面上に形成された無機層とを含む２層以上であってもよい。また、セパレーター基材層の両面に無機層を塗布したものでもよい。さらには、セパレーター１２は、例えばポリエチレン／ポリプロピレン／ポリエチレンといった３層構造を有していてもよい。セパレーター１２を多層構造にする技術を適用することによって、活物質などが塗布された電極板の上にオーバーコート処理をした材料を蓄電素子に採用してもよい。
セパレーター１２が１層の場合には、例えば、セパレーター１２として、ポリオレフィン製微多孔膜などを用いることができる。
セパレーター１２がセパレーター基材層と無機層とを含む場合、セパレーター基材層は、特に限定されない。セパレーター基材層としては、樹脂多孔膜全般を用いることができ、例えば、ポリマー、天然繊維、炭化水素繊維、ガラス繊維またはセラミック繊維の織物、または不織繊維を用いることができる。
無機層は、無機塗工層とも言われ、例えば、無機粒子、バインダなどを含む。
無機粒子としては、特に限定されず、例えば、酸化鉄、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＢａＴｉＯ2、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物などの酸化物微粒子：窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子：フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子：シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子：タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子：ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカなどの鉱物資源由来物質の粒子あるいはそれらの人造物質の粒子などを用いることができる。
バインダは、正極及び負極が有するバインダと同様であるので、バインダの説明は繰り返さない。
なお、セパレーター基材層及び無機層は、それぞれ、単一の層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
図３に示す集電体７は、それぞれ、上述した発電要素１０の巻回軸Ａの一方端１０Ａ（図３における右側）と、他方端１０Ｂ（図３における左側）とに接続されている。
詳細には、正極１１側の集電体７（図３における右側の集電体７）は、正極集電箔１１Ａの一方端１１Ｃにおける正極合剤層１１Ｂが形成されていない非形成部１１Ｅの直線部Ｓ（図５参照）の少なくとも一部と接続されている。
負極１３側の集電体７（図３における左側の集電体７）は、負極集電箔１３Ａの他方端１３Ｃにおける負極合剤層１３Ｂが形成されていない非形成部１３Ｅの直線部Ｓ（図５参照）の少なくとも一部と接続されている。
集電体７は、積層された正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａの直線部Ｓの一部と接続されてもよく、全部と接続されてもよく、対向する曲線部Ｒの一方（図３における上側）とさらに接続されていてもよい。集電体７は、積層された正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａの直線部Ｓの中央部に接続されていることが好ましい。ただし、集電体７は、対向する曲線部Ｒの少なくとも一方と接続されていない。
なお、集電体７の形状は、特に限定されないが、積層された正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａの直線部Ｓを集電できる形状であり、例えば板状である。
続いて、本実施の形態における蓄電素子（非水電解質二次電池１）の製造方法について説明する。
本実施の形態の蓄電素子（非水電解質二次電池１）の製造方法は、
正極基材と、この正極基材の巻回方向の一方端縁を除く領域に形成された正極合剤層とを含む正極を準備する工程と、
負極基材と、この負極基材の巻回方向の他方端縁を除く領域に形成された負極合剤層とを含む負極を準備する工程と、
正極及び負極の間にセパレーターを配置して、巻回することにより、曲線部と、この曲線部と連なる直線部とを有する筒状の発電要素を形成する工程と、
発電要素の巻回軸の一方端で正極と、また、発電要素の巻回軸の他方端で負極とそれぞれ接続するように、各集電体を形成する工程と、
発電要素と、集電体と、電解液とを容器に収容する工程とを備え、
上記発電要素を形成する工程では、正極基材の一方端縁において正極合剤層が形成されていない非形成部が一方端に位置し、かつ負極基材の他方端縁において負極合剤層が形成されていない非形成部が他方端に位置するように巻回し、
上記集電体を形成する工程では、一方端における正極基材の非形成部の直線部の少なくとも一部と、また、他方端における負極基材の非形成部の直線部の少なくとも一部とそれぞれ接続するように各集電体を形成し、
上記正極を準備する工程では、一方端縁の長さが巻回長さより長い正極を準備する、及び／または、負極を準備する工程では、他方端縁の長さが巻回長さより長い負極を準備する。
まず、正極１１を準備する工程について説明する。
図７に示すように、正極基材としての正極集電箔１１Ａと、正極集電箔１１Ａの一方端縁（一方端１１Ｃ）を除く領域に形成された正極合剤層１１Ｂとを含む正極１１が準備される。この工程では、巻回方向Ｅに沿った一方端縁（一方端１１Ｃ）の長さが、巻回長さよりも長い正極１１を準備する。この工程では、非形成部１１Ｅ（正極合剤層１１Ｂが形成されていない未塗工部）の一方端縁（一方端１１Ｃ）が、非形成部１１Ｅと反対側の他方端縁（他方端１１Ｄ）に向けて凹む弧状である正極集電箔１１Ａを用いることが好ましい。本実施の形態では、一方端１１Ｃの弧が巻回長さよりも長い正極１１が準備される。
具体的には、正極活物質と導電助剤とバインダとが混合され、この混合物が溶剤に加えられて混練りされて、正極合剤が調製される。この正極合剤が正極集電箔１１Ａの少なくとも一方面の一方端１１Ｃを除く領域に塗布される。乾燥後、図１０に示すように、ロールプレス３１によって圧縮成形を行う。このとき、図１１に示した状態のものに対して、巻回方向Ｅの中心部分に外周部分よりも大きな圧力を加える。なお、正極合剤のみを圧力によって圧縮することが好ましい。このように正極合剤層１１Ｂに不均一な応力を加えることにより、図７に示すように湾曲を形成することができる。図１１に示す状態のものを二分するように、巻回方向Ｅに沿って切断し、さらに真空乾燥を行うことにより、図７に示す正極１１が準備される。
次に、負極１３を準備する工程について説明する。
図８に示すように、負極基材としての負極集電箔１３Ａと、この負極集電箔１３Ａの他方端部（他方端１３Ｃ）を除く領域に形成された負極合剤層１３Ｂとを含む負極１３が準備される。この工程では、巻回方向Ｅに沿った他方端縁（他方端１３Ｃ）の長さが、巻回長さよりも長くなるように負極１３を準備する。この工程では、非形成部１３Ｅ（負極合剤層１３Ｂが形成されていない未塗工部）の他方端縁（他方端１３Ｃ）が、非形成部１３Ｅと反対側の一方端縁（一方端１３Ｄ）に向けて凹む弧状である負極集電箔１３Ａを用いることが好ましい。本実施の形態では、他方端１３Ｃの弧が巻回長さよりも長い負極１３が形成される。
具体的には、負極活物質とバインダとが混合され、この混合物が溶剤に加えられて混練りされて、負極合剤が調製される。この負極合剤が負極集電箔１３Ａの少なくとも一方面の一方端１３Ｄを除く領域に塗布される。乾燥後、図１０に示すように、ロールプレス３１によって圧縮成形を行う。このとき、図１１に示した状態のものに対して、巻回方向Ｅの中心部分に外周部分よりも大きな圧力を加える。なお、負極合剤のみを圧力によって圧縮することが好ましい。このように負極合剤層１３Ｂに不均一な応力を加えることにより、図８に示すように湾曲を形成することができる。図１１に示す状態のものを二分するように、巻回方向Ｅに沿って切断し、さらに真空乾燥を行うことにより、図８に示す負極１３が準備される。
上述の巻回方向Ｅの一方端縁の長さが、巻回長さよりも長くなるように正極１１を準備する工程、及び／または、巻回方向Ｅの他方端縁の長さが、巻回長さよりも長くなるように負極１３を準備する工程において、正極合剤層１１Ｂ及び／または負極合剤層１３Ｂに不均一な応力を加えること以外に、例えば、活物質の種類、多孔度などをさらに変更することによっても、正極及び／または負極を準備することが可能である。
上記正極１１を準備する工程及び負極１３を準備する工程では、正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａにおいて、巻回軸Ａ方向の幅Ｗに対する、（巻回軸Ａと直交する）巻回方向Ｅ１ｍ当たりの湾曲量Ｃの比（Ｃ／Ｗ）が０．０３以上０．１０以下であることが好ましく、０．０３以上０．０９以下であることがより好ましく、０．０５以上０．０７以下であることがより一層好ましい。このような比（Ｃ／Ｗ）は、上述した方法により実現できる。
続いて、発電要素を形成する工程について説明する。
正極１１と負極１３とがセパレーター１２を介して巻回されることにより、曲線部Ｒと、この曲線部Ｒと連なる直線部Ｓとを有する筒状の発電要素１０が形成される。この工程では、正極集電箔１１Ａの一方端縁（一方端１１Ｃ）において正極合剤層１１Ｂが形成されていない非形成部１１Ｅが巻回軸Ａの一方端１０Ａに位置し、かつ負極集電箔１３Ａの他方端縁（他方端１３Ｃ）において負極合剤層１３Ｂが形成されていない非形成部１３Ｅが巻回軸Ａの他方端１０Ｂに位置するように、巻回を行う。
この工程において、場合により、正極１１、セパレーター１２、及び負極１３の積層体を、引っ張りながら（塑性変形させながら）巻回する。
このように巻回を実施すると、巻回方向Ｅの長さ（巻回長さ）に対して、余分な長さを持つ部分（正極１１における一方端１０Ａの長さと巻回長さとの差により生じる部分、負極１３における他方端１０Ｂの長さと巻回長さとの差により生じる部分）は、波打ち（しわ、たぶつき）を生じることとなり、正極１１とセパレーター１２との間、及び、負極１３とセパレーター１２との間に、隙間が発生する。
さらに、集電体を形成する工程について説明する。
集電体７は、発電要素１０の巻回軸Ａの一方端１０Ａで正極１１と接続するように、また、発電要素１０の巻回軸Ａの他方端１０Ｂで負極１３と接続するように、それぞれ形成される。この工程では、一方の集電体７は、巻回軸Ａの一方端１０Ａにおける正極１１の非形成部１１Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部と接続するように形成され、また、他方の集電体７は、巻回軸Ａの他方端１０Ｂにおける負極１３の非形成部１３Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部とを接続するように形成される。この工程を実施することにより、発電要素１０において集電体７が形成された領域で非形成部１１Ｅ、１３Ｅが束ねられることによって、集電体７と接続された領域以外の曲線部Ｒに波打ちが発生する。
なお、この工程において、発電要素１０が巻き締まった状態で、集電体７と電極（正極１１、負極１３）との接続が緩まないように、集電体７と電極とを溶接してもよい。
最後に、発電要素と、集電体と、電解液とを容器に収容する工程について説明する。
即ち、発電要素１０と、この発電要素１０にそれぞれ接続された集電体７とが、容器２の本体部２ａの内部に配置される。発電要素１０が複数の場合には、例えば、各発電要素１０の集電体は、電気的に並列に接続されて本体部２ａの内部に配置される。次いで、集電体７は、蓋部２ｂの外部ガスケット５内の外部端子２１にそれぞれ溶着され、蓋部２ｂは本体部２ａに取り付けられる。
次に、容器２の本体部２ａに電解液が注液される。電解液は、特に限定されないが、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）：エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３：２：５（体積比）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ6が添加されて調製されたものであってもよい。また、公知の添加剤がさらに添加されたものであってもよい。以上の工程により、図１〜図３に示す本実施の形態における非水電解質二次電池１が製造される。
以上説明したように、本実施の形態における蓄電素子の一例である非水電解質二次電池１は、容器２と、この容器２に収容され、かつ、正極１１と、負極１３と、正極１１及び負極１３の間に配置されたセパレーター１２とが巻回され、かつ、曲線部Ｒと、この曲線部Ｒと連なる直線部Ｓとを有する筒状の発電要素１０と、容器２に収容され、かつ、発電要素１０の巻回軸Ａの一方端１０Ａで正極１１と、また、発電要素１０の巻回軸Ａの他方端１０Ｂで負極１３とそれぞれ接続された各集電体７と、容器２に収容された電解液３とを備え、
正極１１は、正極基材（本実施の形態では正極集電箔１１Ａ）と、この正極基材における一方端１０Ａを除く領域に形成された正極合剤層１１Ｂとを含み、負極１３は、負極基材（本実施の形態では負極集電箔１３Ａ）と、この負極基材における他方端１０Ｂを除く領域に形成された負極合剤層１３Ｂとを含み、正極基材は、一方端１０Ａにおいて、正極合剤層１１Ｂが形成されていない非形成部１１Ｅを有し、負極基材は、他方端１０Ｂにおいて、負極合剤層１３Ｂが形成されていない非形成部１３Ｅを有し、各集電体７は、一方端１０Ａにおける正極１１の非形成部１１Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部と、他方端１０Ｂにおける負極１３の非形成部１３Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部とにそれぞれ接続され、正極１１において、一方端１０Ａの長さは、巻回長さより長い、及び／または、負極１３において、他方端１０Ｂの長さは、巻回長さより長い。
本実施の形態の非水電解質二次電池１によれば、正極１１において非形成部１１Ｅが位置する一方端１０Ａの長さが巻回長さよりも長く、かつ、この非形成部１１Ｅの直線部Ｓが集電体７と接続されているので、発電要素１０の非形成部１１Ｅの曲線部Ｒに波打ち（だぶつき）が発生する。同様に、負極１３において非形成部１３Ｅが位置する他方端１０Ｂの長さが巻回長さよりも長く、かつ非形成部１３Ｅの直線部Ｓが集電体７と接続されているので、発電要素１０の非形成部１３Ｅの曲線部Ｒに波打ち（だぶつき、しわ等を含む）が発生する。このように、正極１１及び／または負極１３の曲線部Ｒに波打ちを発生させることができると、図１２に示す比較例の発電要素（一方端の長さと巻回長さが同じである正極及び他方端の長さと巻回長さが同じである負極を有する発電要素）に比べて、正極１１とセパレーター１２との隙間、及び／または、負極１３とセパレーター１２との隙間が広くなり、この隙間から電解液が入りやすくなる。このため、発電要素１０を容器２に挿入する時や、非水電解質二次電池１に衝撃が加わった時などにおいて、非水電解質二次電池１及びその構成部材に応力が加えられて、発電要素１０における電解液３を吸い上げる部分が変形した場合であっても、電解液３の供給経路が確保されやすい。したがって、発電要素１０への電解液３の供給が不足することを抑制できるので、非水電解質二次電池１における電気抵抗の上昇を抑制することができる。
また、本実施の形態の非水電解質二次電池１の製造方法は、正極基材（本実施の形態では正極集電箔１１Ａ）と、この正極基材の巻回方向Ｅの一方端縁（本実施の形態では一方端１１Ｃ）を除く領域に形成された正極合剤層１１Ｂとを含む正極１１を準備する工程と、負極基材（本実施の形態では負極集電箔１３Ａ）と、この負極基材の巻回方向Ｅの他方端縁（本実施の形態では他方端１３Ｃ）を除く領域に形成された負極合剤層１３Ｂとを含む負極１３を準備する工程と、正極１１及び負極１３の間にセパレーター１２を配置して、巻回することにより、曲線部Ｒと、この曲線部Ｒと連なる直線部Ｓとを有する筒状の発電要素１０を形成する工程と、発電要素１０の巻回軸Ａの一方端１０Ａで正極１１と接続するように、又は、発電要素１０の巻回軸Ａの他方端１０Ｂで負極１３と接続するように、各集電体７を形成する工程と、発電要素１０と集電体７と電解液３とを容器２に収容する工程とを備え、発電要素１０を形成する工程では、正極基材の一方端縁（一方端１１Ｃ）において正極合剤層１１Ｂが形成されていない非形成部１１Ｅが一方端１０Ａに位置し、かつ負極基材の他方端縁（他方端１３Ｃ）において負極合剤層１３Ｂが形成されていない非形成部１３Ｅが他方端１０Ｂに位置するように巻回し、集電体７を形成する工程では、一方端１０Ａにおける正極１１の非形成部１１Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部と、他方端１０Ｂにおける負極１３の非形成部１３Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部とにそれぞれ接続するように各集電体７が形成され、正極１１を準備する工程では、一方端縁の長さが巻回長さより長い正極１１を準備する、及び／または、負極１３を準備する工程では、他方端縁の長さが巻回長さより長い負極１３を準備する。
本実施の形態の非水電解質二次電池１の製造方法によれば、非形成部１１Ｅが位置する一方端１０Ａの長さが巻回長さよりも長い正極１１を準備し、その正極１１の非形成部１１Ｅの直線部Ｓを集電体７と接続すると、発電要素１０の非形成部１１Ｅの曲線部Ｒに波打ち（だぶつき、しわ等を含む）を発生させることができる。非形成部１３Ｅが位置する他方端１３Ｃの長さが巻回長さよりも長い負極１３を準備し、その非形成部１３Ｅの直線部Ｓを集電体７と接続することにより、発電要素１０の非形成部１３Ｅの曲線部Ｒに波打ちを発生させることができる。このように、正極１１及び／または負極１３の曲線部Ｒに波打ちを発生させることにより、曲線部Ｒにおいて、正極１１とセパレーター１２との隙間、及び／または、負極１３とセパレーター１２との隙間が広くなり、この隙間から電解液が入りやすくなる。このため、発電要素１０を容器２に挿入する時や、非水電解質二次電池１に衝撃が加わった時などにおいて、非水電解質二次電池１及びその構成部材に応力が加えられて、発電要素１０における電解液３を吸い上げる部分が変形した場合であっても、電解液３の供給経路が確保しやすい。したがって、発電要素１０への電解液３の供給が不足することを抑制できるので、非水電解質二次電池１における電気抵抗の上昇を抑制することができる。
本実施の形態の非水電解質二次電池において好ましくは、正極１１において、一方端１０Ａは他方端１０Ｂに向けて凹む弧状である、及び／または、負極１３において、他方端１０Ｂは一方端１０Ａに向けて凹む弧状である。
本実施の形態における非水電解質二次電池１の製造方法において好ましくは、正極１１を準備する工程では、非形成部１１Ｅの一方端縁（一方端１１Ｃ）が、非形成部１１Ｅと反対側の他方端縁（他方端１１Ｄ）に向けて凹む弧状である正極基材を用いる、及び／または、負極１３を準備する工程では、非形成部１３Ｅの他方端縁（他方端１３Ｃ）が、非形成部１３Ｅと反対側の一方端縁（一方端１３Ｄ）に向けて凹む弧状である負極基材を用いる。
これにより、発電要素１０の非形成部１１Ｅ、１３Ｅの曲線部Ｒに波打ち（だぶつき、しわ）が効果的に発生する。このため、発電要素１０への電解液３の供給が不足することをより抑制できるので、抵抗の上昇をより抑制することができる。
本実施の形態における非水電解質二次電池１において好ましくは、正極基材及び／または負極基材において、巻回軸Ａ方向の幅Ｗ（一方端１１Ｃ、１３Ｄから他方端１１Ｄ、１３Ｃまでの距離）に対する、巻回軸Ａと直交する方向（巻回方向Ｅ）１ｍ当たりの湾曲量Ｃの比が０．０３以上０．１０以下である。
本実施の形態における非水電解質二次電池の製造方法において好ましくは、正極１１を準備する工程及び／または負極１３を準備する工程では、正極基材及び／または負極基材において、巻回軸Ａ方向の幅Ｗに対する、巻回軸Ａと直交する方向１ｍ当たりの湾曲量Ｃの比（Ｃ／Ｗ）が０．０３以上０．１０以下である。
Ｃ／Ｗが０．０３以上である場合、正極１１とセパレーター１２との隙間、及び／または、負極１３とセパレーター１２との隙間が広くなり、電解液３をより供給しやすくなるので、電解液３の供給が不足することによる抵抗の上昇をより抑制できる。Ｃ／Ｗが０．１０以下である場合、正極１１とセパレーター１２との隙間、及び／または、負極１３とセパレーター１２との隙間が広くなりすぎないので、隙間が広がりすぎることによる抵抗の上昇を抑制できる。
このように、本実施の形態における非水電解質二次電池１は、電解液３が所定の量であっても、電解液の供給を効果的なものとなり、抵抗の上昇をより抑制できることから、電池の軽量化及び低コスト化を実現することもできる。
（実施の形態２）
図１３に示すように、本実施の形態における蓄電システム１００は、実施の形態１の蓄電素子としての非水電解質二次電池１と、この非水電解質二次電池１の充放電の制御を行う制御部１０２とを備えている。具体的には、蓄電システム１００は、複数の非水電解質二次電池１を複数有する蓄電池モジュール１０１と、非水電解質二次電池の充放電をハイレートで行い、その充放電の制御を行う制御部１０２とを備えている。
この蓄電システム１００を例えば車や電車等の移動体１１０に搭載した場合には、図１３に示すように、制御部１０２と、モーター等を制御する統括制御装置１１１とが、ＬＡＮ等の通信網１１２で接続される。制御部１０２と統括制御装置１１１とが通信を行うことにより、その通信から得られる情報をもとにして、蓄電システム１００が制御される。
以上説明したように、本実施の形態の蓄電システムは、実施の形態１の蓄電素子としての非水電解質二次電池１と、この非水電解質二次電池１の充放電の制御を行う制御部１０２とを備えている。
本実施の形態の蓄電システム１００によれば、抵抗の上昇を抑制できる蓄電素子を備えている。したがって、蓄電システム１００は、出力の低下を抑制できる。
本実施の形態における蓄電システム１００の製造方法は、実施の形態１の蓄電素子の製造方法により蓄電素子を製造する工程と、この蓄電素子の充放電の制御を行う制御部を形成する工程とを備えている。
本実施例では、正極基材及び／または負極基材において、巻回軸方向の長さ（幅Ｗ）に対する、巻回軸と直交する方向１ｍ当たりの湾曲量Ｃの比による効果について調べた。
（実施例１〜１０）
以下のようにして、Ｃ／Ｗ比の異なるリチウムイオン二次電池を製造した。
＜正極＞
正極活物質としてのＬｉ1.1Ｎｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2と、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダとしてのＰＶＤＦとが９０：５：５の質量比で混合され、この混合物に、溶剤としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）が加えられて、正極合剤が調製された。図７に示すように、この正極合剤は、正極集電箔１１ＡとしてのＡｌ箔の両面において、巻回軸方向の一方端縁を除く領域に塗布された。乾燥後、図１０に示すように、ロールプレス３１で正極合剤のみが所定の圧力で圧縮された。次に、図１１に示すように、圧縮後のものを二分するように、巻回方向Ｅに沿って切断した。これにより、正極集電箔１１Ａと、この正極集電箔１１Ａにおける一方端１０Ａ（一方端１１Ｃ）を除く領域に形成された正極合剤層１１Ｂとを含む正極１１が作製された。正極１１において、一方端縁（一方端１１Ｃ）の長さは巻回長さよりも長かった。
＜負極＞
負極活物質としてのハードカーボンと、バインダとしてのＰＶＤＦとが９５：５の質量比で混合され、この混合物に、溶剤としてのＮＭＰが加えられて、負極合剤が調製された。図８に示すように、この負極合剤は、負極集電箔１３ＡとしてのＣｕ箔の両面において、巻回軸方向の他方端縁を除く領域に塗布された。乾燥後、図１０に示すように、ロールプレス３１で負極合剤のみが所定の圧力で圧縮された。次に、図１１に示すように、圧縮後のものを二分するように、巻回方向Ｅに沿って切断した。これにより、負極集電箔１３Ａと、この負極集電箔１３Ａにおける他方端１０Ｂ（他方端１３Ｃ）を除く領域に形成された負極合剤層１３Ｂとを含む負極１３が作製された。負極１３において、他方端縁（他方端１３Ｃ）の長さは巻回長さよりも長かった。
＜発電要素＞
セパレーター１２として、ポリエチレン製微多孔膜が準備された。正極１１及び負極１３の間にセパレーター１２を配置して、巻回することにより、曲線部Ｒと、この曲線部Ｒと連なる直線部Ｓとを有する筒状の発電要素１０が形成された。この工程では、正極集電箔１１Ａの一方端縁（一方端１１Ｃ）において正極合剤層１１Ｂが形成されていない非形成部１１Ｅが一方端１１Ｃに位置するように、かつ負極集電箔１３Ａの他方端縁（他方端１３Ｃ）において負極合剤層１３Ｂが形成されていない非形成部１３Ｅが他方端１３Ｃに位置するように、正極１１、負極１３、及びセパレーター１２が巻回された。
＜集電体＞
一方の集電体７は、発電要素１０の巻回軸Ａの一方端１０Ａで正極１１と接続するように形成され、他方の集電体７は、発電要素１０の巻回軸Ａの他方端１０Ｂで負極１３と接続するように形成された。具体的には、一方の集電体７は、巻回軸Ａの一方端１０Ａ（一方端１１Ｃ）における正極集電箔１１Ａの非形成部１１Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部と接続するように形成され、他方の集電体７は、巻回軸Ａの他方端１０Ｂ（他方端１３Ｃ）における負極集電箔１３Ａの非形成部１３Ｅの直線部Ｓの少なくとも一部と接続するように形成された。
＜組立＞
集電体７が取り付けられた発電要素１０は、容器２の本体部２ａの内部に配置された。次いで、集電体７は、蓋部２ｂの外部端子２１にそれぞれ溶着され、蓋部２ｂは本体部２ａに取り付けられた。
次に、電解液３が容器２に注液された。電解液３は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）：エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３：２：５（体積比）の混合溶媒に、１ｍｏｌ／Ｌ濃度となるようにＬｉＰＦ6を溶解させることにより、調製された。電解液３の一部は、余剰電解液となり、容器２の底部に充填された。
以上の工程により、実施例１〜１０のリチウムイオン二次電池がそれぞれ製造された。実施例１〜１０のリチウムイオン二次電池は、正極１１において、一方端１０Ａの長さは巻回長さよりも長く、かつ、負極１３において、他方端１０Ｂの長さは、巻回長さより長かった。
（評価方法）
実施例１〜１０のリチウムイオン二次電池について、上限４．１Ｖ、下限２．５Ｖの範囲で、４５℃環境下で、１時間率の連続定電流充放電を１０００サイクル行い、１０００サイクル後の抵抗比率を評価した。
実施例１〜１０において、正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａにおける、巻回軸Ａ方向の幅Ｗに対する、巻回軸Ａと直交する方向（巻回方向Ｅ）１ｍ当たりの湾曲量Ｃの比（Ｃ／Ｗ）を求めた。実施例１〜１０のそれぞれにおいては、正極集電箔１１Ａ及び負極集電箔１３Ａの比（Ｃ／Ｗ）は、いずれも同じ値であった。
比（Ｃ／Ｗ）と抵抗比率との関係を図１４に示す。
（評価結果）
図１４に示すように、Ｃ／Ｗが０．０３以上０．１０以下であることにより、抵抗が上昇することをより効果的に抑制できることがわかった。
以上のように本発明の実施の形態及び実施例について説明を行なったが、各実施の形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１：非水電解質二次電池、 ２：容器、 ２ａ：本体部、 ２ｂ：蓋部、 ３：電解液、 ５：外部ガスケット、 ７：集電体、 １０：発電要素、 １０Ａ、１１Ｃ、１３Ｄ：一方端、 １０Ｂ、１１Ｄ、１３Ｃ：他方端、 １１：正極、 １１Ａ：正極集電箔、 １１Ｂ：正極合剤層、 １１Ｅ：非形成部、 １２：セパレーター、 １３：負極、 １３Ａ：負極集電箔、 １３Ｂ：負極合剤層、 ２１：外部端子、 ３１：ロールプレス、 １００：蓄電システム、 １０１：蓄電池モジュール、 １０２：制御部、 １１０：移動体、 １１１：統括制御装置、 １１２：通信網、 Ａ：巻回軸、 Ｃ：湾曲量、 Ｅ：巻回方向、 Ｒ：曲線部、 Ｓ：直線部、 Ｗ：幅。

Claims (6)

  1. 容器と、
    前記容器に収容され、かつ、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置されたセパレーターとが巻回され、かつ、曲線部と、前記曲線部と連なる直線部とを有する筒状の発電要素と、
    前記容器に収容され、かつ、前記発電要素の巻回軸の一方端と前記発電要素の巻回軸の他方端とで、それぞれ前記正極と前記負極とに接続された各集電体と、
    前記容器に収容された電解液とを備え、
    前記正極は、正極基材と、前記正極基材における前記一方端を除く領域に形成された正極合剤層とを含み、
    前記負極は、負極基材と、前記負極基材における前記他方端を除く領域に形成された負極合剤層とを含み、
    前記正極基材は、前記一方端において、前記正極合剤層が形成されていない非形成部を有し、
    前記負極基材は、前記他方端において、前記負極合剤層が形成されていない非形成部を有し、
    前記各集電体は、前記一方端における前記正極の前記非形成部の前記直線部の少なくとも一部と、前記他方端における前記負極の前記非形成部の前記直線部の少なくとも一部とにそれぞれ接続され、
    前記正極において、前記一方端の長さは巻回長さより長く、かつ、前記負極において、前記他方端の長さは、巻回長さより長く、
    前記正極基材及び負極基材において、巻回軸方向の幅に対する、巻回軸と直交する方向１ｍ当たりの湾曲量の比が０．０３以上０．０９以下である、蓄電素子。
  2. 前記正極において、前記一方端は前記他方端に向けて凹む弧状である、及び／または、前記負極において、前記他方端は前記一方端に向けて凹む弧状である、請求項１に記載の蓄電素子。
  3. 請求項１又は２に記載の蓄電素子と、
    前記蓄電素子の充放電の制御を行う制御部とを備えた、蓄電システム。
  4. 正極基材と、前記正極基材の巻回方向の一方端縁を除く領域に形成された正極合剤層とを含む正極を準備する工程と、
    負極基材と、前記負極基材の巻回方向の他方端縁を除く領域に形成された負極合剤層とを含む負極を準備する工程と、
    前記正極及び前記負極の間にセパレーターを配置して、巻回することにより、曲線部と、前記曲線部と連なる直線部とを有する筒状の発電要素を形成する工程と、
    前記発電要素の巻回軸の一方端で前記正極と接続し、前記発電要素の巻回軸の他方端で前記負極と接続するように、それぞれ各集電体を形成する工程と、
    前記発電要素と、前記集電体と、電解液とを容器に収容する工程とを備え、
    前記発電要素を形成する工程では、前記正極基材の前記一方端縁において前記正極合剤層が形成されていない非形成部が前記一方端に位置し、かつ前記負極基材の前記他方端縁において前記負極合剤層が形成されていない非形成部が前記他方端に位置するように巻回し、
    前記集電体を形成する工程では、前記一方端における前記正極基材の前記非形成部の前記直線部の少なくとも一部と接続するように、また、前記他方端における前記負極基材の前記非形成部の前記直線部の少なくとも一部と接続するように前記各集電体を形成し、
    前記正極を準備する工程では、前記一方端縁の長さが巻回長さよりも長い前記正極を準備し、かつ、前記負極を準備する工程では、前記他方端縁の長さが巻回長さよりも長い前記負極を準備し、
    前記正極を準備する工程及び前記負極を準備する工程では、前記正極基材及び前記負極基材において、巻回軸方向の幅に対する、巻回軸と直交する方向１ｍ当たりの湾曲量の比が０．０３以上０．０９以下である、蓄電素子の製造方法。
  5. 前記正極を準備する工程では、前記非形成部の前記一方端縁が、前記非形成部と反対側の他方端縁に向けて凹む弧状である前記正極基材を用いる、及び／または、前記負極を準備する工程では、前記非形成部の前記他方端縁が、前記非形成部と反対側の一方端縁に向けて凹む弧状である前記負極基材を用いる、請求項４に記載の蓄電素子の製造方法。
  6. 請求項４又は５に記載の蓄電素子の製造方法により蓄電素子を製造する工程と、
    前記蓄電素子の充放電の制御を行う制御部を形成する工程とを備えた、蓄電システムの製造方法。
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