JP6953422B2 - 非水電解質二次電池用電極及び非水電解質二次電池 - Google Patents

Description

本開示は、非水電解質二次電池用電極及び非水電解質二次電池に関する。

非水電解質二次電池は、例えば正極と負極がセパレータを介して巻回されてなる巻回型の電極体を備える。巻回型の電極体を構成する正極及び負極は、一般的に、帯状の集電体の両面に合材層が形成され、集電体表面が露出した露出部にリードが接合された構造を有する。近年、電池の容量、出力等の電池性能を向上させるべく、種々の構造を有する電極が提案されている。例えば、特許文献１には、集電体の全幅にわたって露出部を設けた電極が開示されている。

集電体の露出部に接合されたリードは、電極体の軸方向に引き出されて電池ケースに接続される。このとき、リードの集電体の端から延出した部分（延出部）が電極体の径方向に折り曲げられる。例えば、正極リードの延出部は、電極群と封口体との間に収容された状態で封口体の底板に溶接できるように、集電体近傍で電極体の径方向一方側に折り曲げられ、封口体近傍で径方向他方側に折り曲げられる。

特開２００８−２３４８５５号公報

ところで、合材層が形成されない集電体の露出部は剛性が低いため、リードを折り曲げる際に変形する場合がある。特に、リードの折り曲げ部に近い露出部の端部は変形し易い。そして、露出部の変形量が大きくなると、電池性能が低下する場合がある。例えば、露出部が変形して局所的に正負極間の距離が変化すれば、開放電圧（ＯＣＶ：open circuit voltage）の低下を招くことが想定される。

本開示の一態様である非水電解質二次電池用電極は、帯状の集電体と、前記集電体の両面に形成された合材層と、前記集電体の両面が露出した露出部に接合されると共に、前記集電体の幅方向の両端を構成する一端及び他端のうち前記一端から延出したリードとを備え、前記集電体の少なくとも一方の面において、前記幅方向に沿って前記露出部の前記一端側に隣接して前記合材層が形成されていることを特徴とする。

本開示の一態様である非水電解質二次電池は、正極と負極がセパレータを介して巻回されてなる巻回型の電極体を備え、前記正極及び前記負極の少なくとも一方が上記非水電解質二次電池用電極によって構成されていることを特徴とする。

本開示の一態様である非水電解質二次電池用電極を用いることにより、安定した開放電圧（ＯＣＶ）を有する非水電解質二次電池を提供することができる。

図１は実施形態の一例である非水電解質二次電池の断面図である。 図２は実施形態の一例である巻回型電極体の斜視図である。 図３は実施形態の一例である正極の正面図及び背面図である。 図４は実施形態の一例である正極の製造方法を説明するための図である。 図５は実施形態の一例である正極の製造方法を説明するための図である。 図６は実施形態の他の一例である正極の正面図及び背面図である。 図７は実施形態の他の一例である正極の正面図及び背面図である。

本開示の一態様である非水電解質二次電池用電極では、集電体の露出部を電極の全幅にわたって設けるのではなく、リードが延出する集電体の幅方向の一端側の端部に集電体の幅方向に露出部と隣接して合材層を形成している。上述の通り、露出部は剛性が低いため、リードの延出部を折り曲げる際に変形し易いが、リードの折り曲げ部に近い集電体の幅方向の一端側の端部に合材層を形成することで集電体の変形が抑制され、これにより集電体の変形に起因する電池のＯＣＶ低下が抑制されると考えられる。

以下、実施形態の一例について詳細に説明する。
実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、各構成要素の具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において「略〜」との用語は、略同一を例に説明すると、完全に同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。また、「端部」の用語は対象物の端及びその近傍を、「中央部」の用語は対象物の中央及びその近傍をそれぞれ意味するものである。

実施形態の一例として、円筒形の金属製ケースを備えた円筒形電池である非水電解質二次電池１０を例示するが、本開示の非水電解質二次電池はこれに限定されない。本開示の非水電解質二次電池は、例えば角形の金属製ケースを備えた角形電池、樹脂製シートからなる外装体を備えたラミネート電池などであってもよい。

図１は、非水電解質二次電池１０の断面図である。図２は、非水電解質二次電池１０を構成する電極体１４の斜視図である。図１及び図２に例示するように、非水電解質二次電池１０は、巻回型の電極体１４と、非水電解質（図示せず）とを備える。電極体１４は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを有し、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して渦巻状に巻回されてなる。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。以下では、電極体１４の軸方向一方側を「上」、軸方向他方側を「下」という場合がある。

正極１１は、帯状の正極集電体３０と、正極集電体３０上に形成された正極合材層３５と、正極リード１９とを備える。正極リード１９は、正極集電体３０と正極端子を電気的に接続するための導電部材であって、電極群の上端から延出している。ここで、電極群とは電極体１４においてリードを除く部分を意味する。本実施形態では、電極体１４の巻き始め側端部と巻き終り側端部との略中間に正極リード１９が設けられている。

負極１２は、帯状の負極集電体５０と、負極集電体５０上に形成された負極合材層５５と、負極リード２０とを備える。負極リード２０は、負極集電体５０と負極端子を電気的に接続するための導電部材であって、電極群の下端から延出している。本実施形態では、電極体１４の巻き始め側端部と、電極体１４の巻き終り側端部とに負極リード２０がそれぞれ設けられている。

正極リード１９及び負極リード２０は、集電体及び合材層よりも厚みのある帯状の導電部材である。リードの厚みは、例えば集電体の厚みの３倍〜３０倍であって、一般的に５０μｍ〜３００μｍである。リードの構成材料は特に限定されないが、正極リード１９はアルミニウムを主成分とする金属によって、負極リード２０はニッケル又は銅を主成分とする金属によって、それぞれ構成されることが好ましい。リードの数、配置等は特に限定されない。例えば、電極体１４の巻き始め側端部と巻き終り側端部の一方にのみ負極リード２０が設けられてもよい。

図１に示す例では、ケース本体１５と封口体１６によって、電極体１４及び非水電解質を収容する金属製の電池ケースが構成されている。電極体１４の上下には、絶縁板１７，１８がそれぞれ設けられる。正極リード１９は絶縁板１７の貫通孔を通って封口体１６側に延び、封口体１６の底板であるフィルタ２２の下面に溶接される。非水電解質二次電池１０では、フィルタ２２と電気的に接続された封口体１６の天板であるキャップ２６が正極端子となる。他方、負極リード２０はいずれもケース本体１５の底部側に延び、ケース本体１５の底部内面に溶接される。非水電解質二次電池１０では、ケース本体１５が負極端子となる。

電極体１４は、上述の通り、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して渦巻状に巻回されてなる巻回構造を有する。正極１１、負極１２、及びセパレータ１３は、いずれも帯状に形成され、渦巻状に巻回されることで電極体１４の径方向に交互に積層された状態となる。電極体１４において、各電極の長手方向が巻回方向（周方向）となり、各電極の幅方向が軸方向となる。

ケース本体１５は、有底円筒形状の金属製容器である。ケース本体１５と封口体１６の間にはガスケット２７が設けられ、電池ケース内の密閉性が確保されている。ケース本体１５は、例えば側面部を外側からプレスして形成された、封口体１６を支持する張り出し部２１を有する。張り出し部２１は、ケース本体１５の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１６を支持する。

封口体１６は、電極体１４側から順に、フィルタ２２、下弁体２３、絶縁部材２４、上弁体２５、及びキャップ２６が積層された構造を有する。封口体１６を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２４を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２３と上弁体２５は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２４が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、上弁体２５がキャップ２６側に膨れて下弁体２３から離れることにより両者の電気的接続が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２５が破断し、キャップ２６の開口部からガスが排出される。

非水電解質二次電池１０では、正極リード１９の延出部が、負極１２と接触しないように折り曲げられて電極群と封口体１６との間の小空間に収容されている。正極リード１９の延出部は、正極集電体３０の近傍で電極体１４の径方向一方側に折り曲げられ、封口体１６の近傍で径方向他方側に折り曲げられる。電極体１４の巻き始め側端部と巻き終り側端部との略中間から引き出された正極リード１９は、集電体近傍で内周側に折り曲げられて径方向に延び、封口体近傍で再び内側に折り曲げられて、リードの上端部が封口体１６のフィルタ２２に溶接される。なお、正極リード１９の延出部は集電体近傍で電極体１４の外周側に折り曲げられ、封口体近傍で内側に折り曲げられてもよい。

負極リード２０の延出部は、電極群とケース本体１５の底部内面との間に収容されている。電極体１４の巻き始め側端部及び巻き終り側端部からそれぞれ引き出された各負極リード２０は、いずれも集電体近傍で内周側に折り曲げられてケース本体１５の底部内面に沿って延び、当該底部内面に溶接される。

以下、図３を参照しながら、正極１１の構成について詳説する。図３は、正極１１の正面図及び背面図である。

図３に例示するように、正極１１は、帯状の正極集電体３０と、正極集電体３０の両面に形成された正極合材層３５Ａ，３５Ｂとを備える。正極合材層３５（図２参照）は、正極集電体３０の第１の面上に形成された正極合材層３５Ａと、正極集電体３０の第２の面上に形成された正極合材層３５Ｂとを含む。正極合材層３５Ａ，３５Ｂは、互いに略同一のパターンで形成されている。本明細書において、集電体の第１の面とはリードが接合される面を意味し、第２の面とはリードが接合されない面を意味する。

正極１１は、正極集電体３０の両面が露出した露出部を有する。その露出部は、正極集電体３０の第１の面に設けられた露出部３３Ａ，と正極集電体３０の第２の面に設けられた３３Ｂを含む。さらに正極１１は、露出部３３Ａ，３３Ｂの一方に接合されると共に、正極集電体３０の幅方向の一端３１から延出した正極リード１９を備える。図３に示す例では、正極集電体３０の第１の面の露出部３３Ａに正極リード１９が接合されている。露出部３３Ａを設けることで、正極集電体３０に正極リード１９を直接接続することができる。正極集電体３０の一端３１から延出した正極リード１９の延出部は、上述のように集電体近傍で折り曲げられるが、集電体の第１の面側又は第２の面側のいずれに折り曲げられてもよい。いずれの場合も、後述する正極活物質層の第２領域によって集電体の変形が抑制される。

正極集電体３０は、略一定の幅を有する長尺状の導電部材である。正極集電体３０には、例えばアルミニウムなどの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。好適な正極集電体３０の一例は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする金属の箔である。正極集電体３０の厚みは、例えば５μｍ〜３０μｍである。正極集電体３０の表面が露出した露出部３３Ａ，３３Ｂは、いずれも正極集電体３０の幅方向の他端３２から当該幅方向に長く延び、正面視又は背面視略長方形状に形成されている。

正極合材層３５Ａ，３５Ｂは、正極集電体３０の各面において、露出部３３Ａ，３３Ｂを除く略全域に形成されることが好適である。正極合材層３５Ａ，３５Ｂには、例えば正極活物質、導電材、及び結着材が含まれる。正極１１は、正極活物質、カーボン粉末等の導電材、フッ素樹脂粉末等の結着材、及びＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を含む正極合材スラリーを正極集電体３０の両面に塗布し、塗膜を圧縮することにより作製できる。正極合材層３５Ａ，３５Ｂのそれぞれの厚みは、例えば５０μｍ〜１００μｍである。

正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物が例示できる。リチウム含有遷移金属酸化物は、特に限定されないが、一般式Ｌｉ_１＋ｘＭＯ_２（式中、−０．２＜ｘ≦０．２、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌの少なくとも１種を含む）で表される複合酸化物であることが好ましい。正極合材層３５Ａ，３５Ｂの後述する第１領域及び第２領域の構成成分は、互いに略同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。例えば、第１領域と第２領域とで構成成分の含有比率が異なっていてもよい。

露出部３３Ａは、正極リード１９が接合される部分であって、正極集電体３０の第１の面のうち正極合材層３５Ａに覆われずに第１の面が露出した部分である。露出部３３Ｂは、正極集電体３０の第２の面のうち正極合材層３５Ｂに覆われずに第２の面が露出した部分である。露出部３３Ｂは、正極１１（正極集電体３０）の厚み方向に露出部３３Ａと重なる範囲に設けられている。露出部３３Ａと重なる範囲に正極合材層３５Ｂが存在すると、例えば露出部３３Ａに対する正極リード１９の溶接が阻害される場合があるため、露出部３３Ａの反対側にも露出部３３Ｂが設けられる。露出部３３Ａ，３３Ｂが重なる範囲は、少なくとも正極集電体３０上に正極リード１９が位置する範囲を含むことが好ましい。

露出部３３Ａ，３３Ｂは、正極集電体３０の両面の全域に正極合材層３５Ａ，３５Ｂをそれぞれ形成した後、当該合材層の一部を剥離して形成されてもよいが、詳しくは後述するように、正極合材スラリーの間欠塗布により形成されることが好ましい。この場合、合材層の剥離工程を無くすことができ、また材料コストの削減を図ることができる。

露出部３３Ａ，３３Ｂは、正極１１の長手方向端部に形成されてもよいが、好ましくは正極１１の長手方向中央部に形成される。例えば、正極１１の長手方向両端から略等距離の位置に露出部３３Ａ，３３Ｂが形成される。この場合、正極集電体３０の長手方向中央部に正極リード１９が接合されるため、長手方向端部に正極リード１９が接合される場合と比べて正極１１の集電性が向上し、電池の高出力化に寄与する。なお、正極集電体３０の第１の面に複数の露出部が存在し、第１の面に複数のリードが溶接されていてもよい。

正極１１には、正極集電体３０の少なくとも一方の面において、正極集電体３０の幅方向に沿って露出部の一端３１側に隣接して正極合材層が形成されている。正極集電体３０の一端３１側の端部は、正極リード１９の折り曲げ部に近い。露出部の一端３１側に隣接して合材層を設けることで集電体を補強することができ、正極リード１９を折り曲げる際に発生し得る正極集電体３０の変形が抑制される。

本実施形態では、正極集電体３０の第１の面の幅方向の一端３１側の端部において、正極集電体３０と正極リード１９との間に正極合材層３５Ａが形成されている。即ち、正極リード１９の一部は正極合材層３５Ａ上に配置され、正極合材層３５Ａの一部は正極リード１９と正極集電体３０とで挟まれている。正極リード１９は、正極合材層３５Ａと重ならない位置を溶接端として露出部３３Ａに溶接される。さらに、正極集電体３０の第２の面の幅方向の一端３１側の端部において、正極集電体３０の厚み方向に正極リード１９と重なって正極合材層３５Ｂが形成されている。つまり、正極集電体３０の両面において、集電体の幅方向に露出部３３Ａ，３３Ｂと正極合材層３５Ａ，３５Ｂがそれぞれ隣接して形成されている。

本明細書では、正極合材層３５Ａ，３５Ｂのうち、正極集電体３０の幅方向に露出部３３Ａ，３３Ｂとそれぞれ隣接して形成された部分を第２領域３７Ａ，３７Ｂとする。また、露出部３３Ａ及び第２領域３７Ａに隣接して形成された部分を正極合材層３５Ａの第１領域３６Ａとし、露出部３３Ｂ及び第２領域３７Ｂに隣接して形成された部分を正極合材層３５Ｂの第１領域３６Ｂとする。

正極リード１９が溶接される露出部３３Ａは、第１領域３６Ａによって集電体の長手方向両側から挟まれ、第１領域３６Ａと第２領域３７Ａとによって他端３２を除く三方が囲まれている。第２領域３７Ａは、露出部３３Ａの幅方向両側に形成された第１領域３６Ａとつながっていなくてもよいが、好ましくは各第１領域３６Ａにつながるように形成される。露出部３３Ｂ及び第２領域３７Ｂは、それぞれ露出部３３Ａ及び第２領域３７Ａと同様のパターンで形成されている。本実施形態では、正極集電体３０の両面の幅方向の一端３１側の端部において、正極集電体３０の全長にわたって正極合材層３５Ａ，３５Ｂが連続して形成されている。

第２領域３７Ａ，３７Ｂは、正極集電体３０の幅方向に沿う長さＬ_３７Ａ，Ｌ_３７Ｂが集電体の幅Ｗ_３０の０．１％〜２０％が好ましく、０．５％〜１０％がより好ましく、０．５％〜５％が特に好ましい。長さＬ_３７Ａ，Ｌ_３７Ｂは、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度である。正極リード１９の正極集電体３０上に位置する部分の幅方向に沿う長さは、電極体１４の巻きズレ抑制等の観点から、正極集電体３０の幅Ｗ_３０の６０％〜９８％が好ましい。露出部３３Ａ，３３Ｂの正極集電体３０の幅方向に沿う長さＬ_３３Ａ，Ｌ_３３Ｂは、例えば正極リード１９の集電体上に位置する部分の当該幅方向に沿う長さ以上である。長さＬ_３３Ｂ，Ｌ_３７Ｂは、例えば露出部３３Ａ及び第２領域３７Ａの長さＬ_３３Ａ，Ｌ_３７Ａと略同一である。なお、露出部３３Ａ，３３Ｂの幅（正極集電体３０の長手方向に沿った長さ）は、正極リード１９の取り付けに支障がない範囲で正極リード１９の幅に近いことが好ましく、例えば正極リード１９の幅よりやや長くされる。

第２領域３７Ａ，３７Ｂは、正極集電体３０の一端３１を覆うように形成されているが、第２領域３７Ａ，３７Ｂと一端３１との間に集電体表面が露出した露出部が存在してもよい。第２領域３７Ａ，３７Ｂの厚みは、例えば５０μｍ〜１００μｍであって、第１領域３６Ａ，３６Ｂの厚みと略同一である。或いは、第２領域３７Ａ，３７Ｂの厚みを第１領域３６Ａ，３６Ｂの厚みより薄くしてもよい。第２領域３７Ａ，３７Ｂの厚みは、第１領域３６Ａ，３６Ｂの厚み以下であることが好ましい。

正極１１には、露出部３３Ａ，３３Ｂを覆うように絶縁テープ３８Ａ，３８Ｂが貼着されている。絶縁テープ３８Ａは、正極リード１９上に貼着されると共に、第１領域３６Ａ及び第２領域３７Ａ上にも貼着されている。図３に示す例では、露出部３３Ａと第２領域３７Ａの全体が絶縁テープ３８Ａに覆われている。絶縁テープ３８Ｂは、絶縁テープ３８Ａと略同一の大きさを有し、露出部３３Ｂと第２領域３７Ｂの全体を覆っている。絶縁テープ３８Ａ，３８Ｂの厚みは、例えば２０μｍ〜７０μｍである。

ここで、図４及び図５を参照しながら、上記構成を備えた正極１１の製造方法の一例について説明する。図５では、説明の便宜上、正極合材層４５，４６を異なるドット密度で図示している。図４及び図５に例示するように、正極１１は、長尺状集電体４０上に正極合材層４５，４６を順に形成した後、長尺状集電体４０を切断予定部Ｘ，Ｙで切断して製造される。正極合材層４５，４６は長尺状集電体４０の両面に形成されて正極合材層３５Ａ，３５Ｂとなり、長尺状集電体４０は切断予定部Ｘ，Ｙで切断されて正極集電体３０となる。

図４及び図５に示す例では、長尺状集電体４０の両面に正極合材スラリーを間欠塗布し、集電体表面が露出する露出部４３，４４を残して正極合材層４５を形成した後、露出部４４上に正極合材スラリーを塗布して正極合材層４６を形成する。露出部４３は、長尺状集電体４０の幅方向に長く、集電体の長手方向に略一定の間隔で存在する。露出部４４は、長尺状集電体４０の長手方向に沿って露出部４３と略直交するように形成される。露出部４４上に正極合材スラリーを塗布して正極合材層４６を形成することで、露出部３３Ａ，３３Ｂとなる露出部を残して、第１領域３６Ａ，３６Ｂ及び第２領域３７Ａ，３７Ｂとなる正極合材層が形成される。

正極１１は、例えば正極合材層４５，４６の塗膜を圧縮した後、当該合材層が形成された長尺状集電体４０を切断予定部Ｘ，Ｙで切断して製造される。正極合材層４５，４６を形成する際に、同じ正極合材スラリーを同じ厚みで塗布することにより、第１領域３６Ａ，３６Ｂ及び第２領域３７Ａ，３７Ｂの構成成分、厚み等を互いに略同じとすることができる。露出部４３の幅は、例えば５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、正極リード１９の幅よりも広く設定される。露出部４４の幅は、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、第２領域３７Ａ，３７Ｂ（露出部３３Ａ，３３Ｂ）の集電体の幅方向に沿った長さに応じて適宜設定される。

図６及び図７に、実施形態の他の一例である正極１１Ｘ，１１Ｙを示す（絶縁テープの図示省略）。図６に例示する正極１１Ｘは、正極集電体３０の第２の面側に第２領域３７Ｂが形成されていない点で、正極１１と異なる。即ち、正極１１Ｘには、正極リード１９が接合された正極集電体３０の第１の面の一端３１側の端部のみにおいて、集電体の幅方向に露出部３３Ａに隣接して正極合材層３５Ａの第２領域３７Ａが形成されている。正極合材層３５ＢＸは第２領域３７Ｂを有さず、露出部３３ＢＸが正極集電体３０の全幅にわたって形成されている。

図７に例示する正極１１Ｙは、正極集電体３０の第１の面側に第２領域３７Ａが形成されていない点で、正極１１と異なる。即ち、正極１１Ｙには、正極リード１９が接合されない正極集電体３０の第２の面の一端３１側の端部のみにおいて、集電体の幅方向に露出部３３Ｂに隣接して正極合材層３５Ｂの第２領域３７Ｂが形成されている。正極合材層３５ＡＹは第２領域３７Ａを有さず、露出部３３ＡＹが正極集電体３０の全幅にわたって形成されている。

正極１１Ｘ，１１Ｙを用いた場合も、正極合材層の第２領域によって正極リード１９の折り曲げ部に近い正極集電体３０の一端３１側の端部が補強されるため、正極リード１９を折り曲げる際に発生し得る正極集電体３０の変形が抑制される。これにより、正極集電体３０の変形に起因する電池のＯＣＶ低下が抑制される。

負極１２は、正極１１と同様に、帯状の負極集電体５０と、負極集電体５０の両面に形成された負極合材層５５とを備える（図２参照）。負極集電体５０には、例えば銅などの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。負極合材層５５に含まれる負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されないが、好ましくは黒鉛等の炭素材料、Ｓｉ、Ｓｎ等のリチウムと合金化する金属、又はこれらを含む合金、酸化物などを用いることができる。負極合材層５５には、例えば結着材として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレン−ブタジエンラバー（ＳＢＲ）などが含まれていてもよい。

負極１２は、負極集電体５０の両面の一部がそれぞれ露出した露出部（図示せず）の一方に接合されると共に、負極集電体５０の幅方向の一端（本実施形態では、電極体１４の下部に位置する側）から延出した負極リード２０を備える。負極１２は、正極１１よりも大きく、長手方向両端部に露出部をそれぞれ有する。負極リード２０は、例えば各露出部に１つずつ溶接される。

負極１２についても、上述の正極１１と同様の構成を適用できる。負極１２には、負極集電体５０の少なくとも一方の面の幅方向の一端側の端部に、集電体の幅方向に露出部に隣接して負極合材層５５が形成されていてもよい。負極合材層５５は、負極リード２０が接合された負極集電体５０の第１の面の一端側の端部において、集電体と負極リード２０との間に形成されてもよい。また、負極リード２０が接合されない負極集電体５０の第２の面の一端側の端部において、集電体の厚み方向に負極リード２０と重なって負極合材層５５が形成されていてもよい。負極合材層５５は、負極集電体５０の少なくとも一方の面の一端側の端部において、集電体の全長にわたって連続して形成されていてもよい。

以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定される
ものではない。

＜実施例１＞
［正極の作製］
コバルト酸リチウムと、カーボン粉末と、フッ素樹脂粉末とを、１００：１：１の重量比で混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを適量加えて、正極合材スラリーを調製した。次に、当該正極合材スラリーを厚み１５μｍのアルミニウム箔からなる長尺状集電体の両面に間欠塗布し、極板の厚みが１４０μｍとなるようにロールプレス機で塗膜を圧縮して正極合材層を形成した。正極合材層が両面に形成された長尺状集電体を所定の電極サイズに切断し、集電体の一方の面（第１の面）の露出部に正極リードを溶接することで正極を得た。

正極リードには、幅４ｍｍ、長さ６７ｍｍ、厚み１５０μｍのアルミニウム製リードを用いた。正極リードの正極集電体上に位置する部分の長さを５１．１ｍｍ（集電体の幅方向の一端からリードの先端までの長さが５１．１ｍｍ）とし、集電体の幅方向の一端から１．５ｍｍ離れた部分を溶接端として当該リードを露出部に溶接した。

正極合材層は、図４及び図５に示すように、長尺状集電体の各面について２回ずつ、合計４回のスラリー塗布工程を経て形成した。１回目の塗布工程では、長尺状集電体の一方の面（第１の面）に対して、集電体の幅方向に延びる７ｍｍ幅の露出部４３と、集電体の長手方向に延びる１ｍｍ幅の露出部４４とを残して正極合材スラリーを間欠塗布し、５８ｍｍ幅の正極合材層４５を形成した。２回目の塗布工程では、集電体の長手方向に延びる露出部４４上に正極合材スラリーを連続塗布して１ｍｍ幅の正極合材層４６を形成した。長尺状集電体の他方の面（第２の面）についても、第１の面と同様にスラリーを塗布し、第１の面上に形成された合材層と極板の厚み方向に重なるように正極合材層４５，４６を形成した。

得られた正極における露出部の集電体の幅方向長さは５８ｍｍであり、露出部と集電体の幅方向に隣接して形成された正極合材層の第２領域は集電体の幅方向の一端から１ｍｍ（集電体の幅の約１．７％）の当該幅方向に沿った長さを有する。正極には、各露出部及び各第２領域の全体を覆うように、幅１２ｍｍ、長さ６３ｍｍ、厚み５０μｍのポリイミド製絶縁テープを貼着した。

［負極の作製］
天然黒鉛粉末と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と、スチレン−ブタジエンラバー（ＳＢＲ）とを、１００：１：１の重量比で混合し、水を適量加えて、負極合材スラリーを調製した。次に、当該負極合材スラリーを銅箔からなる長尺状集電体の両面に間欠塗布し、極板の厚みが１６０μｍとなるようにロールプレス機で塗膜を圧縮して負極合材層を形成した。負極合材層が両面に形成された長尺状集電体を所定の電極サイズに切断し、露出部に負極リードを溶接することで負極を得た。なお、露出部は負極の長手方向両端部にそれぞれ形成し、各露出部に１つずつ負極リードを溶接した。各露出部には、上記ポリイミド製の絶縁テープを貼着した。

［非水電解質の調製］
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、３０：７０の体積比で混合した。当該混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解して非水電解質を調製した。

［電池の作製］
上記正極と上記負極をポリエチレン製のセパレータを介して渦巻状に巻回し、巻回型の電極体を作製した。当該電極体を有底円筒形状の金属製のケース本体に収容し、正極リードの上端部を封口体の底板に、負極リードの下端部をケース本体の底部内面にそれぞれ溶接した。そして、ケース本体に上記非水電解液を注入し、ポリプロピレン製のガスケットを介してケース本体の開口部を封口体で密封して円筒形電池を作製した。なお、電極群の上下には絶縁板をそれぞれ配置した。

＜実施例２＞
正極合材層の第２領域の集電体の幅方向に沿った長さが集電体の幅方向の一端から１．５ｍｍとなるように正極合材層を形成し、正極集電体の幅方向の一端から２ｍｍ離れた部分を溶接端として正極リードを露出部に溶接した以外は、実施例１と同様の方法で円筒形電池を作製した。

＜実施例３＞
正極集電体の第１の面における正極合材層の第２領域の集電体の幅方向に沿った長さが集電体の幅方向の一端から２ｍｍとなるように正極合材層を形成し、正極集電体の幅方向の一端から２．５ｍｍ離れた部分を溶接端として正極リードを露出部に溶接した以外は、実施例２と同様の方法で円筒形電池を作製した。

＜実施例４＞
長尺状集電体の第２の面において、集電体の幅方向に延びる７ｍｍ幅の露出部４３を残して正極合材スラリーを間欠塗布し、５９ｍｍ幅の正極合材層を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で円筒形電池を作製した。実施例４の正極は、正極集電体の第２の面上に正極合材層の第２領域が形成されていない点で（図６参照）、実施例１の正極と異なる。

＜実施例５＞
正極合材層の第２領域の集電体の幅方向に沿った長さが集電体の幅方向の一端から１．５ｍｍとなるように正極合材層を形成し、正極集電体の幅方向の一端から２ｍｍ離れた部分を溶接端として正極リードを露出部に溶接した以外は、実施例４と同様の方法で円筒形電池を作製した。

＜実施例６＞
正極合材層の第２領域の集電体の幅方向に沿った長さが集電体の幅方向の一端から２ｍｍとなるように正極合材層を形成し、正極集電体の幅方向の一端から２．５ｍｍ離れた部分を溶接端として正極リードを露出部に溶接した以外は、実施例４と同様の方法で円筒形電池を作製した。

＜実施例７＞
長尺状集電体の第１の面において、集電体の幅方向に延びる７ｍｍ幅の露出部４３を残して正極合材スラリーを間欠塗布し、５９ｍｍ幅の正極合材層を形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で円筒形電池を作製した。実施例７の正極は、正極集電体の第１の面上に正極合材層の第２領域が形成されていない点で（図７参照）、実施例１の正極と異なる。

＜実施例８＞
正極合材層の第２領域の集電体の幅方向に沿った長さが集電体の幅方向の一端から１．５ｍｍとなるように正極合材層を形成し、正極集電体の幅方向の一端から２ｍｍ離れた部分を溶接端として正極リードを露出部に溶接した以外は、実施例７と同様の方法で円筒形電池を作製した。

＜実施例９＞
正極合材層の第２領域の集電体の幅方向に沿った長さが集電体の幅方向の一端から２ｍｍとなるように正極合材層を形成し、正極集電体の幅方向の一端から２．５ｍｍ離れた部分を溶接端として正極リードを露出部に溶接した以外は、実施例７と同様の方法で円筒形電池を作製した。

＜比較例１＞
正極集電体の両面に正極合材層の第２領域を形成せず、集電体の幅方向に延びる露出部を極板の全幅にわたって形成したこと以外は、実施例１と同様の方法で円筒形電池を作製した。

［ＯＣＶ評価］
２５℃の環境下において、０．３Ｃで電池電圧４．１Ｖまで定電流充電し、０．３Ｃで２．５Ｖまで定電流放電する充放電サイクルを３回行った後、４．１Ｖの充電状態で４５℃の環境下に１週間放置した。放置前後の電池のＯＣＶを求め、その差（ΔＯＣＶ）を算出した。ΔＯＣＶが平均値から３σを超える電池をＯＣＶ不良と判定した。この試験を１００００個の電池について行い、下記式に基づいてＯＣＶ不良発生率を算出した。
ＯＣＶ不良発生率（％）＝（ＯＣＶ不良の有る電池の数／１００００）×１００

表１に示す評価結果から、実施例１〜９の電池では、比較例１の電池と比較して、ＯＣＶ不良が発生し難いことが分かる。つまり、集電体の少なくとも一方の面の幅方向の一端側の端部において、集電体の幅方向に露出部と並んで合材層（第２領域）を形成することで良好なＯＣＶを確保できる。リードの折り曲げ部に近い集電体の幅方向の一端側の端部に合材層を形成することで、リードを折り曲げる際に発生し得る集電体の変形が抑制され、これにより集電体の変形に起因する電池のＯＣＶ低下が抑制されると考えられる。

１０ 非水電解質二次電池、１１ 正極、１２ 負極、１３ セパレータ、１４ 電極体、１５ ケース本体、１６ 封口体、１７，１８ 絶縁板、１９ 正極リード、２０ 負極リード、２１ 張り出し部、２２ フィルタ、２３ 下弁体、２４ 絶縁部材、２５ 上弁体、２６ キャップ、２７ ガスケット、３０ 正極集電体、３１ 一端、３２ 他端、３３Ａ，３３Ｂ 露出部、３５，３５Ａ，３５Ｂ 正極合材層、３６Ａ，３６Ｂ 第１領域、３７Ａ，３７Ｂ 第２領域、３８Ａ，３８Ｂ 絶縁テープ、４０ 長尺状集電体、４３，４４ 露出部、４５，４６ 正極合材層、５０ 負極集電体、５５ 負極合材層

Claims (7)

1. 帯状の集電体と、
   前記集電体の両面に形成された合材層と、
   前記集電体の両面が露出した露出部に接合されると共に、前記集電体の幅方向の両端を構成する一端及び他端のうち前記一端から延出したリードと、
   を備え、
   前記集電体の少なくとも一方の面において、前記幅方向に沿って前記露出部の前記一端側に隣接して前記合材層が形成されている、非水電解質二次電池用電極。
2. 前記合材層は、前記リードが接合された前記集電体の第１の面の前記一端側の端部において、前記集電体と前記リードとの間に形成されている、請求項１に記載の非水電解質二次電池用電極。
3. 前記合材層は、前記リードが接合されない前記集電体の第２の面の前記一端側の端部において、前記集電体の厚み方向に前記リードと重なって形成されている、請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池用電極。
4. 前記合材層は、前記集電体の少なくとも一方の面の前記一端側の端部において、前記集電体の全長にわたって連続して形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用電極。
5. 前記合材層のうち前記幅方向に沿って前記露出部の前記他端側に隣接して形成された部分は、前記幅方向に沿う長さが前記集電体の幅の０．１％〜２０％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用電極。
6. 正極と負極がセパレータを介して巻回されてなる巻回型の電極体を備え、
   前記正極及び前記負極の少なくとも一方が、請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用電極によって構成された、非水電解質二次電池。
7. 前記正極が、前記非水電解質二次電池用電極によって構成され、
   前記露出部が、前記正極の長手方向中央部に形成されている、請求項６に記載の非水電解質二次電池。

Images