JP7022909B2

JP7022909B2 - 捲回型電池

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Publication number: JP7022909B2
Application number: JP2017035567A
Authority: JP
Inventors: 照久三浦; 祐基末弘
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2022-02-21
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: JP2018142448A

Description

本発明は、捲回型の電極群を含む電池に関し、中でも小型の捲回型電池に関する。

捲回型電池は、開口を有する電池ケースと、電池ケース内に収容された捲回型の電極群とを具備する。電極群では、極間抵抗を低減する観点から、第１電極と第２電極とがセパレータを介して緊迫状態で捲回されている。一方、電極群を電池ケースに挿入するためには、電池ケースの内容積の寸法を電極群よりも大きくする必要がある。また、各部品の寸法には不可避的なバラツキが生じるため、電池ケースの内容積の寸法に余裕を持たせる必要もある。従って、電極群が電解質を吸収した状態であっても、電池ケースと電極群との間には隙間が形成されることがある。

一方、携帯端末をはじめとする機器の進展に伴い、機器の電源である電池は、振動や落下の衝撃を受けやすくなっている。電池ケースと電極群との間に隙間がある場合、電池が大きな衝撃を受けると、電極群が電池ケース内を移動するため、電極群と外部端子とを接続するリードが切断されることがある。

そこで、特許文献１は、耐衝撃性および耐振動性に優れた電池を提供するために、発電要素とケースとの間に電解液により膨張する材料からなる緩衝材を配置することを提案している。

特開２０１３－７７４６５号公報

捲回型電池において、電池ケース内に電解液を注液し、電極群に含浸させる作業の効率化を図ることは重要である。しかし、特許文献１のように、発電要素とケースとの間に電解液により膨張する材料を介在させると、電解液の移動経路が大きく制限されてしまい、電解液の注液に長い時間を要し、電池の製造コストの上昇を招く。

本発明の一側面は、開口を有する電池ケースと、前記電池ケースに収容された電極群および電解質と、前記電池ケースの前記開口を塞ぐ封口体と、前記電池ケースと前記封口体とを絶縁するガスケットと、前記電極群と前記電池ケースとの間に介在する接着剤と、を具備し、前記電極群は、第１電極と、前記第１電極とは極性が異なる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータと、を具備し、前記第１電極と前記第２電極とが前記セパレータを介して捲回されて前記電極群を形成しており、前記第１電極と前記封口体とが、第１集電リードで接続されており、前記第２電極と前記電池ケースとが、第２集電リードで接続されている、捲回型電池に関する。

本発明によれば、簡易な作業により電極群の電池ケース内での移動を制限することができるとともに、電池に大きな衝撃が加わった場合でもリードの破断を抑制することができる。

第１集電リードが接続された第１電極を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIb－Ib線断面図（ｂ）である。第１集電リードが接続された別の第１電極を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIIb－IIb線断面図（ｂ）である。第２集電リードが接続された第２電極を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIIIb－IIIb線断面図である。捲回前の電極群の構成を概略的に示す平面図である。第１実施形態に係る円筒形の捲回型電池の縦断面図である。第１実施形態に係る接着剤の配置を示す図である。第２実施形態に係る接着剤の配置を示す図である。第３実施形態に係る接着剤の配置を示す図である。第４実施形態に係る接着剤の配置を示す図である。第５実施形態に係る接着剤の配置を示す図である。

本発明の一実施形態に係る捲回型電池は、開口を有する電池ケースと、電池ケースに収容された電極群および電解質と、電池ケースの開口を塞ぐ封口体と、電池ケースと封口体とを絶縁するガスケットと、電極群と電池ケースとの間に介在する接着剤とを具備する。電極群は、第１電極と、第１電極とは極性が異なる第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在するセパレータとを具備する。第１電極と第２電極とは、セパレータを介して捲回されて電極群を形成している。第１電極と封口体とは、第１集電リードで接続されている。第２電極と電池ケースとは、第２集電リードで接続されている。

電極群と電池ケースとを接着剤で接合するには、電極群および電池ケースの少なくとも一方に接着剤を塗布してから、電池ケースに電極群を収容すればよい。このような作業は、電池ケースと電極群との間に緩衝材を配置する作業に比べて簡易である。

電極群と電池ケースとの間に接着剤が介在することで、電極群の電池ケース内での移動が大きく抑制され、電池に大きな衝撃が加わった場合でもリードの破断が抑制される。このような効果は、電池が小型であり、電極群の質量が小さいほど大きくなる。中でも電池ケースの外径が１０ｍｍ以下の円筒形電池において顕著な効果が得られる。電池ケースの外径は６ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以下もしくは３ｍｍ以下が更に好ましい。

電池が小型であるほど、電極群と電池ケースとを接合するのに必要な接着剤量を低減でき、接着剤を塗布する作業も簡易になる。接着剤は、例えば、電極群と電池ケースとの間にスポット状または線状に配置すればよい。また、接着剤は、電池ケースの底部および側壁内面の少なくとも一方と電極群との間に配置すれば十分である。具体的には、電池ケースの底部と電極群の底部側の端面との間に接着剤を配置し、もしくは電極群の周面と電池ケースの側壁内面との間に接着剤を配置すればよい。

電極群の周面と電池ケースの側壁内面との間に接着剤を配置する場合、電池ケースの底部側寄り、中央部または電池ケースの開口側寄りの領域に接着剤を配置するだけでもよい。接着剤は、電池ケースの側壁内面に、電池ケースの軸方向に沿って線状に配置することが好ましい。

電池ケースの底部と電極群の底部側の端面との間に接着剤を配置する場合、電池ケースの底部内面にラジアル方向に沿って線状に接着剤を配置することが好ましい。

接着剤は、硬化性接着剤でもよく、非硬化性接着剤でもよい。硬化性接着剤の中では、熱硬化性、湿気硬化性、硬化剤混合型（二液型）などが好ましい。非硬化性接着剤としては、溶剤揮散型、熱溶融型などが好ましい。

より具体的には、接着剤は、エポキシ樹脂または弾性材料を含むことが好ましい。弾性材料としては、ゴム材料が好ましく、天然ゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどを用いることができる。これらの材料によれば、電極群と電池ケースとを適度な力で接合できる。よって、電極群の電池ケース内での移動が大きく抑制されるだけでなく、僅かな電極群の移動が許容され、電池ケースに負荷が集中しにくくなる。これにより、電池が大きな衝撃を受けた場合でも、電池ケースの変形が抑制される。ゴム材料の中では、粘着性と安定性が高いブチルゴムが特に好ましい。

なお、捲回型電池の電極群は、巻芯を用いて形成される。一般的な捲回型電池の電極群では、巻芯を抜いた後の電極群中心部の中空の空間に溶接棒が挿入され、リードが電池ケースの内底面に溶接される。一方、小型の捲回型電池では、電極群中心部の空間に溶接棒を挿入することが難しいため、リードは、電極群から電池ケースの開口側に引き出されて電池ケースの側壁内面に溶接され得る。この場合、第１集電リードは、一端部が、第１電極に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて封口体の内側に接続される。第２集電リードは、一端部が、第２電極に接続され、他端部が、端面から引き出されて電池ケースの開口側の側壁内面に接続される。

電池ケースの開口側の側壁内面にリードを溶接するには、電池ケースの開口側に溶接治具を挿入するための空間が必要である。そのような空間が存在すると、使用機器の落下などによって電池に大きな衝撃が加わったときに、電極群が電池ケース内で移動しやすくなるため、リードに大きな応力が印加されやすい。例えば、電極群が電池ケースの開口側に移動すると、リードが局部的に大きな曲率で屈曲することがある。また、電池に逆方向の衝撃が加わり、電極群が電池ケースの開口から離れるように移動すると、リードに強い張力が印加される。よって、上記構造の電池は、電極群の電池ケース内での移動を抑制する要請が特に大きい。これに対し、電極群と電池ケースとの間に接着剤を介在させることで、上記構造の電池においてもリードの破断を顕著に抑制することができる。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る捲回型電池についてより詳細に説明する。ここでは、第１電極が正極であり、第２電極が負極である場合を例に説明する。

（正極）
図１は、第１集電リード（正極集電リード）が接続された第１電極（正極）の一例を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIb－Ib線断面図（ｂ）である。正極４は、正極集電体シート４０と、正極集電体シート４０の両面に形成された正極活物質層４１とを具備する。正極集電体シート４０は矩形であり、本実施形態の場合、長辺方向（図１のＹ方向）が捲回軸方向に一致する。Ｙ方向における一端部（以下、第一端部）には、正極集電体シート４０が露出している第一未塗工部４０ａが設けられている。第一未塗工部４０ａは、第一端部に沿って帯状に設けられる。第一未塗工部４０ａには、短冊状の正極集電リード２４の一端部が接続されている。

一方、Ｙ方向における他端部（以下、第二端部）には、正極集電体シート４０が露出しておらず、第二端部の端面４０ｂを除き、両面の全面に正極活物質層４１が形成されている。また、正極集電体シート４０の短辺方向（図１のＸ方向）における両端部も、それらの端面および第一未塗工部に対応する部分を除き、両方の全面が正極活物質層４１で覆われている。なお、「端面」とは、集電体シートを裁断するときに形成される厚さ方向の断面に対応する。

正極集電体シート４０のＹ方向における幅Ｗ₁₀は、電池ケースの長さまたは電池容量に応じて選択すればよい。第一未塗工部４０ａの幅Ｗ₁₁は、例えば２ｍｍ～４ｍｍであればよい。

図２は、第１集電リード（正極集電リード）が接続された第１電極（正極）の他の例を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIIb－IIb線断面図（ｂ）である。図２では、第一未塗工部４０ａが絶縁層５で裏表両面から覆われている。絶縁層５は、第一端部の端面４０ｃが覆われるように、第一端部に沿って帯状に設けられる。第一端部の端面４０ｃが絶縁層５で覆われることで、絶縁層５は第一端部の端面４０ｃから、僅かに張り出すことになる。これにより、第一未塗工部４０ａの存在による内部短絡のリスクが低減するとともに、正極集電リード２４の根本が絶縁層５で固定される。

絶縁層５の第一端部の端面４０ｃからの張り出し幅Ｗ₁₂は、０．１ｍ～１ｍｍであることが好ましく、０．４ｍｍ～０．６ｍｍであることが更に好ましい。これにより、正極集電リード２４の根本を絶縁層５で固定する効果が大きくなり、かつ電極群の第一方向の長さの不要な増大を避けることができる。

絶縁層５は、第一未塗工部４０ａの両面の合計面積の７０％以上を被覆することが好ましく、第一未塗工部４０ａの９０％以上が絶縁層５で被覆されることが更に好ましい。

絶縁層５は、絶縁性の樹脂成分を含む粘着剤で形成することが好ましく、例えばゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤などを用いることができる。絶縁層５として、絶縁テープを用いてもよい。絶縁テープを用いると、第一未塗工部４０ａを絶縁層で被覆する作業が容易となる。絶縁テープは、絶縁シート（基材フィルム）と、絶縁シートの一方の面に設けられた粘着層とを有する。絶縁シートには、例えば、ポリプロピレン製フィルムが用いられる。絶縁層５の厚さは、正極活物質層の厚さの２０％～５０％であることが好ましい。

円筒形電池がリチウムイオン電池である場合、正極集電体シート４０には、例えばアルミニウム、アルミニウム合金などの金属箔が好ましく使用される。正極集電体シート４０の厚さは、特に限定されないが、１０μｍ～２０μｍが好ましい。

正極活物質層４１は、正極活物質を含み、任意成分として結着剤、導電剤などを含む。リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物が好ましく、例えばＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄などが用いられる。正極活物質層の厚さは、特に限定されないが、７０μｍ～１３０μｍが好ましい。

正極集電リード２４には、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、ステンレス鋼などが用いられる。正極集電リード２４の厚さは、例えば２０μｍ～８０μｍが好ましい。正極集電リード２４の形状は、電池ケースの外径が１０ｍｍ以下の円筒形である場合、幅０．５ｍｍ～３ｍｍ、長さ３ｍｍ～１０ｍｍの短冊状であることが好ましい。

（負極）
図３は、第２集電リード（負極集電リード）が接続された第２電極（負極）を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIIIb－IIIb線断面図である。負極２は、負極集電体シート２０と、負極集電体シート２０の両面に形成された負極活物質層２１とを具備する。負極集電体シート２０は、Ｘ方向の長さが正極集電体シート４０よりも大きく設定された矩形である。負極集電体シート２０のＸ方向における一端部（以下、第一端部）には、負極集電体シートが露出している第二未塗工部２０ａが設けられている。第二未塗工部２０ａは、当該第一端部に沿って帯状に設けられる。第二未塗工部２０ａには、短冊状の負極集電リード２２の一端部が溶接により接続されている。

負極集電体シート２０のＸ方向における他端部（以下、第二端部）にも、負極集電体シート２０が露出している第三未塗工部２０ｂが帯状に設けられている。このような負極集電体シート２０の露出部は、負極活物質層の剥離を抑制するために設けられる。

負極集電体シート２０のＹ方向における両端部は、各端部の端面２０ｃ、２０ｄ、第二未塗工部２０ａ、第三未塗工部２０ｂに対応する部分を除き、負極活物質層２１で覆われている。これにより、正極活物質層４１と負極活物質層２１との対向面積を十分に大きくすることができる。

第二未塗工部２０ａの幅Ｗ₂₁は、負極集電体シート２０のＸ方向における幅Ｗ₂₀の０．７％～５０％であることが好ましい。一方、第三未塗工部２０ｂの幅Ｗ₂₂は、幅Ｗ₂₀の０．７％～１０％であればよい。第三未塗工部２０ｂは存在しなくてもよい。第二未塗工部２０ａ、第三未塗工部２０ｂの裏面には、その少なくとも一部に負極活物質層が形成されていてもよい。あるいは、第二未塗工部２０ａ、第三未塗工部２０ｂの裏面は、表面と同様に、負極集電体シートが露出する未塗工部であってもよい。

円筒形電池がリチウムイオン電池である場合、負極集電体シート２０には、例えばステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、アルミニウムなどの金属箔が好ましく使用される。負極集電体シート２０の厚さは、特に限定されないが、５μｍ～２０μｍが好ましい。

負極活物質層２１は、負極活物質を含み、任意成分として結着剤、導電剤などを含む。リチウムイオン電池の負極活物質としては、金属リチウム、珪素合金、炭素材料（黒鉛、ハードカーボンなど）、珪素化合物、錫化合物、チタン酸リチウム化合物などが用いられる。負極活物質層の厚さは、特に限定されないが、７０μｍ～１５０μｍが好ましい。

負極集電リード２２には、ニッケル、ニッケル合金、鉄、ステンレス鋼、銅、銅合金などが用いられる。負極集電リード２２の厚さは、２０μｍ～８０μｍが好ましい。負極集電リード２２の形状は、金属缶が直径１０ｍｍ以下の円筒型である場合、例えば幅０．５ｍｍ～３ｍｍ、長さ９ｍｍ～１５ｍｍの短冊状であることが好ましい。

図３では、第二未塗工部２０ａと負極集電リード２２との接続部分が、固定用絶縁テープ５４で覆われている。固定用絶縁テープ５４は、捲回後の電極群の最外周を固定するものである。これにより、負極集電リード２２と負極集電体シート２０との接続部分の強度を確保しやすくなる。

図４は、捲回前の電極群の構成を概略的に示す平面図である。図示例では、セパレータ６を中心に、セパレータ６の左側かつ背面側に正極４が配置され、セパレータ６の右側かつ表面側に負極２が配置されている。正極活物質層４１の捲回軸方向（Ｙ方向）における幅Ｗ₁₃は、負極活物質層２１のＹ方向における幅Ｗ₂₃より僅かに小さく、正極活物質層４１が完全に負極活物質層２１と重複するように正極４と負極２とが積層される。このような正極４、セパレータ６および負極２の積層体が、巻芯５０を中心として捲回され、電極群が構成される。

セパレータ６のＹ方向における両端部は、正極４および負極２の対応する端部よりも突出している。これにより、内部短絡のリスクが更に低減する。また、第一端部の端面４０ｃは、負極集電体シート２０の端面２０ｃよりも突出している。上記位置関係では、負極集電体シート２０の端面２０ｃの位置が、正極集電体シート４０の第一未塗工部４０ａを被覆する絶縁層５と対向することとなり、負極集電体シートの端面による内部短絡のリスクが大きく低減する。なお、図示例では、Ｙ方向の正極集電リード２４が突出する側で、絶縁層５のＹ方向の端部がセパレータ６の対応する端部よりも突出しているが、これに限定されない。

負極２のＸ方向における一端部（第二未塗工部２０ａ）は、セパレータ６から張り出している。張り出した部分は、固定用絶縁テープ５４を介して電池ケースの側壁内面と対向する。

図５は、本発明の第１実施形態に係る円筒形の捲回型電池の縦断面図である。正極４と負極２は、セパレータ６を介して捲回されて電極群を形成している。電極群は、電解質（図示せず）とともに有底円筒形の電池ケース８と、電池ケース８の開口を封口する封口体１２とで形成される空間に密閉されている。巻芯５０を抜き取った後の電極群の捲回軸の近傍には中空部１８が形成される。電池ケース８の開口端部は、ガスケット１６を介して封口体１２の周縁に加締められる。図示例では、封口体１２の周縁に絶縁性リング部材３０が配置され、電池ケース８と封口体１２との絶縁が担保されている。

負極集電リード２２および正極集電リード２４は、いずれも電池ケース８の開口側に配置される。すなわち、正極集電リード２４は、一端部が、正極４に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて封口体１２の内側に接続されている。一方、負極集電リード２２は、一端部が、負極２に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて、電池ケース８の開口側の側壁内面に抵抗溶接により接続されている。電池ケース８の底面の外面は負極端子１０となり、封口体１２の外面は正極端子１４となる。なお、図５では、固定用絶縁テープ５４は省略している。

上記構造の場合、正極集電リード２４を封口体１２の内面に接続する作業や、封口体１２で電池ケース８の開口を塞ぐ作業を行うためには、正極集電リード２４が所定のリード長さを有する必要がある、よって、正極集電リード２４は、屈曲された状態で、電池ケース８内の空間に収容される。

一方、負極集電リード２２を電池ケース８の側壁内面に溶接するには、抵抗溶接を行うための溶接用電極を開口から電池ケース８内に挿入する必要がある。よって、電池ケース８の開口側に、溶接用電極を挿入するための空間が設けられる。通常、抵抗溶接を行なう溶接治具は、一対の溶接用電極を具備している。一方の溶接用電極は、開口から電池ケース８内に挿入され、これに対向するように他方の溶接用電極が開口端部の外側に配置される。一対の溶接用電極によって電池ケース８の開口端部が第２集電リードとともに挟み込まれる。この状態で溶接用電極間に電流を流すことで、負極集電リード２２と電池ケース８とが溶接される。

負極集電リード２２は、電池ケース８の側壁内面に溶接されるため、電極群の端面からの負極集電リード２２の突出長さは短くてよい。そのため、負極集電リード２２は、ほとんど屈曲することなく、電極群の最外周と電池ケース８の側壁とで狭まれるように電池ケース８内に収容されている。

負極集電リード２２と電池ケース８とが溶接された後、電池ケース８の開口側の空間には絶縁筒体２８が配置される。なお、絶縁筒体２８はガスケット１６と一体化させてもよい。正極集電リード２４は、絶縁筒体２８の中空部を通って封口体１２の内面まで導出される。

絶縁筒体２８により、電池ケース８に対する電極群の移動は概ね制限されている。ただし、絶縁筒体２８や電極群などの寸法にはバラツキがある。よって、絶縁筒体２８と電極群との間および電池ケース８と電極群との間には隙間が形成される。これに対し、電池ケース８に対する電極群の移動を抑制するために、電池ケース８の底部と当該底部側の電極群の端面との間には、ブチルゴムのような接着剤２７が配置され、電池ケース８と電極群とを接着している。

接着剤２７は、電極群の底部側の端面の全体もしくは電池ケース８の底部内面の全体に設けてもよいが、電池ケース８と電極群とを適度な力で接合する観点からは、限定された領域に設けることが好ましい。例えば、電池ケース８の内空間を軸方向から見た投影面積Ｓの１％～５０％に相当する面積に接着剤が付着していればよい。

図６に、接着剤２７が塗布された電池ケース８を開口側から見た平面図（ａ）およびそのｂ－ｂ線断面図（ｂ）を示す。図６では、接着剤２７は、電池ケース８の底部内面に線状に塗布されており、中央部からラジアル方向に延びている。ただし、接着剤２７の塗布形状は特に限定されず、例えば、１つ以上のスポット状に配置してもよい。接着剤２７の塗布幅（ラジアル方向に対して垂直な方向の幅）もしくはスポット径は、例えば０．１ｍｍ～４．８ｍｍであればよい。

接着剤の塗布方法は、特に限定されないが、スタンプ方式、ディスペンス方式などが挙げられ、複数方式を併用してもよい。例えば、ディスペンス方式で変性ブチル系ゴム溶液を塗布する場合、電池ケースの側壁内面もしくは電極群の周面の所定範囲に所定量の粘度調整された溶液を塗布すればよい。スタンプ方式の場合、所定量の変性ブチル系ゴム溶液を所定のシート上にディスペンス方式で滴下した後、シート上で溶液の溶媒を蒸発させ、適正粘性となったゴム材料を転写棒でピックアップして、電池ケースの側壁内面もしくは電極群の周面に塗布してもよい。

次に、図７～１０を参照しながら接着剤の配置のバリエーションについて説明する。
図７は、第２実施形態に係る接着剤２７が塗布された電池ケース８を開口側から見た平面図（ａ）およびそのｂ－ｂ線断面図（ｂ）を示す。図８は、第３実施形態に係る接着剤２７が塗布された電池ケース８を開口側から見た平面図（ａ）およびそのｂ－ｂ線断面図（ｂ）を示す。図９は、第４実施形態に係る接着剤２７が塗布された電池ケース８を開口側から見た平面図（ａ）およびそのｂ－ｂ線断面図（ｂ）を示す。これらの実施形態では、いずれも接着剤２７が、電極群の周面と電池ケース８の側壁内面との間に配置されている。

図７、８では、接着剤２７が、電池ケース８の軸方向に沿って線状に塗布されている。このように軸方向に沿って線状に配置された接着剤は、電池ケース８に対する電極群の当該軸方向に沿った移動を抑制するのに効果的である。

電池ケース８の軸方向に沿って接着剤を配置する場合でも、必ずしも線状に接着剤を塗布する必要はない。図９に示すように、接着剤２７を、電池ケース８の軸方向に沿って複数スポット状に配置してもよい。

電池ケース８と電極群とを適度な力で接合する観点から、接着剤２７は電池ケース８の側壁内面もしくは電極群の周面の限定的な領域に配置することが好ましい。例えば、電池ケース８の軸方向における電池の高さＨが１５～６５ｍｍであるとき、図７では、電池ケース８の開口側寄りに幅０．５ｍｍ～１ｍｍ、高さ１．５ｍｍ～３５ｍｍの線状の接着剤を配置することが好ましい。図８では、電池ケース８の高さ方向における中央部に図７と同等以上のサイズ（例えば幅０．５ｍｍ～１．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍ～３５ｍｍ）の線状の接着剤を配置することが好ましい。また、電池高さをＨとするとき、線状の接着剤の高さは、０．０２Ｈ～０．５Ｈとすることが好ましい。図９では、電池ケース８の底部側寄りの幅０．５ｍｍ～１．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍ～６ｍｍの帯状領域に複数のスポット状の接着剤を配置することが好ましい。

上記実施形態では、接着剤を電池ケースに塗布する場合のバリエーションを示したが、電極群に接着剤を塗布してもよい。図１０は、第５実施形態に係る接着剤２７が塗布された電極群をリード引き出し側から見た平面図（ａ）およびそのｂ－ｂ線断面図（ｂ）を示す。この場合にも、幅０．５ｍｍ～１ｍｍ、高さ１．５ｍｍ～３５ｍｍの線状の接着剤を配置すればよい。

（セパレータ）
セパレータ６には、例えば、樹脂製の微多孔膜、不織布が挙げられる。樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、および／またはポリイミド樹脂などが例示できる。セパレータの厚さは、好ましくは５～４０μｍもしくは５～３０μｍである。

（電解質）
電解質は、電池の種類に応じて適宜選択できる。電解質は、溶媒と、溶媒に溶解した溶質（支持塩）を含んでいる。電解質は、液状であってもよく、ゲル状であってもよい。例えば、リチウムイオン二次電池では、支持塩（またはリチウム塩）としては、フッ素含有酸のリチウム塩［ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、テトラフルオロ硼酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）など］などが使用される。溶媒としては、非水溶媒が使用される。非水溶媒としては、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）などの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）などの鎖状カーボネート、鎖状エーテル、環状エーテル、ラクトンなどが挙げられる。電解質における支持塩の濃度は、特に制限されず、例えば、０．５～２ｍｏｌ／Ｌである。

（電池ケース）
電池ケース８は、開口を有する有底円筒形である。電池ケース８の底部の厚さ（最大厚さ）は、例えば０．０８～０．２ｍｍ、好ましくは０．０９～０．１５ｍｍである。電池ケースの側壁の厚さ（最大厚さ）は、例えば０．０８～０．２ｍｍ、好ましくは０．０８～０．１５ｍｍである。

電池ケース８は、金属缶であることが好ましい。電池ケース８を構成する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金（ステンレス鋼を含む）などが例示できる。電池ケースには、必要に応じてニッケルなどのめっき処理を施してもよい。

（封口体）
封口板の形状は、特に制限されず、円盤状または円盤の中央部が厚さ方向に突出した形状（ハット状）などが例示できる。封口体の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金（ステンレス鋼を含む）などが例示できる。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
以下の手順に従って、円筒形リチウムイオン二次電池を作製した。
（１）正極の作製
正極活物質としてニッケル酸リチウム１００質量部、導電剤としてアセチレンブラック４質量部、および結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）４質量部に、分散媒としてＮＭＰを加えて混合することにより、正極合剤スラリーを調製した。正極合剤スラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔（厚さ１５μｍ）の両面に塗布し、乾燥後、厚さ方向に圧縮することにより、正極活物質層を形成し、正極（厚さ０．１４ｍｍ）を得た。正極には、正極の幅方向に沿って正極活物質層を有さない第一未塗工部を設け、リボン状のアルミニウム製の正極集電リード（幅１．０ｍｍ、厚さ５０μｍ）の一端部を第一未塗工部に接続した。その後、第一未塗工部に絶縁性の粘着テープを貼り付けて絶縁層を形成した。

（２）負極の作製
負極活物質として人造黒鉛粉末１００質量部、結着剤としてスチレン－メタクリル酸－ブタジエン共重合体１質量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１質量部を混合し、得られた混合物を、脱イオン水に分散させることにより、負極合剤スラリーを調製した。負極集電体としての銅箔（厚さ１０μｍ）の両面に、負極合剤スラリーを塗布し、乾燥後、厚さ方向に圧縮することにより、負極活物質層を形成し、負極（厚さ０．１５ｍｍ）を得た。負極の電極群における最外周に相当する部分には、両面に負極活物質層を有さない第二未塗工部を形成した。第二未塗工部にはリボン状のニッケル製負極リード（幅１．５ｍｍ、厚さ５０μｍ）の一端部を接続した。

（３）電極群の作製
帯状のセパレータを、巻芯（直径０．８ｍｍの円柱状）のスリット部に挟み込み、スリット部で折り曲げて二枚重ねた状態にした。正極と負極との間にセパレータが介在した状態となるように、セパレータと、正極と、負極とを重ね合わせ、正極活物質層と負極活物質層とを対向させた。この状態で、巻芯を中心にして、正極、負極およびセパレータを捲回して電極群を形成した。その後、巻芯を抜き取り、巻き終わり端部に巻止めテープを貼り付けて電極群を固定した。電極群の端面（電池ケース内で開口側に位置する端面）から正極集電リードおよび負極集電リードを延出させた。

（４）非水電解質の調製
ＥＣとＥＭＣとを１：１の質量比で含む混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を溶解させることにより、非水電解質を調製した。非水電解質中のＬｉＰＦ₆の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌとした。

（５）円筒形電池の作製
ニッケルめっき鉄板から形成された、開口を有する有底円筒形の電池ケースを２種類準備した。一方は、外径φ３．５１～３．６３ｍｍの電池ケースＡであり、他方は外径φ４．５４～４．６６ｍｍの電池ケースＢである。各電池ケースの底部内面に接着剤としてブチルゴムを塗布した。ブチルゴムの塗布形状は、幅０．５～１ｍｍの線状であり、中央部からラジアル方向に沿って電池ケースの内径の１／２の長さで塗布した。その後、電極群を電池ケース内に挿入し、負極集電リードの他端部を、電池ケースの側壁内面に抵抗溶接により接続した。電極群の開口側の端面上に、ガスケットと一体の絶縁筒体を配置し、電極群から引き出した正極リードの他端部を絶縁筒体およびガスケットの孔部を通して封口体の内面に接続した。電池ケース内に非水電解質を所定量注液した後、封口体で電池ケースの開口を封口し、ガスケットの周縁部に電池ケースの開口端部をかしめた。このようにして、公称容量１５ｍＡｈ、高さ２０ｍｍの電池Ａ１（電池ケースＡを使用）および公称容量５０ｍＡｈ、高さ３５ｍｍの電池Ｂ１（電池ケースＢを使用）を得た。同様の電池Ａ１、Ｂ１を合計３個ずつ作製した。

［評価］
得られた電池を電極群の捲回軸が鉛直方向で、かつ電池ケースの開口側が下向きとなるように、高さ１ｍの位置から地面に１０回落下させた。次いで、開口側が上向きとなるように電池の向きを反転させ、上記と同様に５回落下させた。これを１セットとして繰り返し、負極集電リードが破断するまでの合計セット数（Ｎ：３個の平均）を確認した。

（実施例２）
電池ケースの底部内面に対向する電極群の端面の全面に接着剤としてブチルゴムを塗布したこと以外、実施例１と同様に電池Ａ２（電池ケースＡを使用）、Ｂ２（電池ケースＢを使用）を作製し、評価した。

（実施例３）
電池ケースの底部内面の全面に接着剤として二液型エポキシ樹脂を含む接着剤を塗布したこと以外、実施例２と同様に電池Ａ３（電池ケースＡを使用）、Ｂ３（電池ケースＢを使用）を作製し、評価した。

（比較例１）
接着剤を用いなかったこと以外、実施例１と同様に電池ＡＲ（電池ケースＡを使用）、ＢＲ（電池ケースＢを使用）を作製し、評価した。

表１に示すように、実施例１、２、３の場合、落下を３０セット繰り返しても、負極集電リードの破断は生じなかった。ただし、実施例１、２では確認できなかったが、実施例３では、電極群が過度に強固に電池ケースに接合されたためか、僅かに電池ケースの端部に変形が見られた。

本発明の実施形態によれば、捲回型電池が落下した場合でも集電リードの破断が抑制され、電池の高い品質を確保することができる。上記捲回型電池は、各種携帯電子機器の電源として好適に用いることができる。

２：負極、４：正極、５：絶縁層、６：セパレータ、８：電池ケース、１０：負極端子、１２：封口体、１４：正極端子、１６：ガスケット、１８：中空部、２０：負極集電体シート、２０ａ：第二未塗工部、２０ｂ：第三未塗工部、２０ｃ，２０ｄ：端面、２１：負極活物質層、２２：負極集電リード、２４：正極集電リード、２６：溶接点、２７：接着剤、２８：絶縁筒体、３０：リング部材、４０：正極集電体シート、４１：正極活物質層、４０ａ：第一未塗工部、４０ｂ：第二端部の端面、４０ｃ：第一端部の端面、５０：巻芯、５４固定用絶縁テープ

Claims

開口を有する外径が１０ｍｍ以下の円筒形の電池ケースと、
前記電池ケースに収容された電極群および電解質と、
前記電池ケースの前記開口を塞ぐ封口体と、
前記電池ケースと前記封口体とを絶縁するガスケットと、
前記電極群と前記電池ケースとの間に介在する接着剤と、を具備し、
前記接着剤が、前記電池ケースの側壁内面に、前記電池ケースの軸方向に沿って線状に配置されているか、または、前記電池ケースの底部内面に、ラジアル方向に沿って線状に配置されており、
前記電極群は、第１電極と、前記第１電極とは極性が異なる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータと、を具備し、前記第１電極と前記第２電極とが前記セパレータを介して捲回されて前記電極群を形成しており、
前記第１電極と前記封口体とが、第１集電リードで接続されており、
前記第２電極と前記電池ケースとが、第２集電リードで接続されており、
前記第２集電リードは、一端部が、前記第２電極に接続され、他端部が、前記電極群の前記開口側の端面から引き出されて前記電池ケースの前記開口側の側壁内面に接続され、
前記第１集電リードは、一端部が、前記第１電極に接続され、他端部が、前記端面から引き出されている、捲回型電池。
前記第１集電リードの他端部が、前記封口体の内側に接続されている、請求項１に記載の捲回型電池。
前記接着剤が、前記電池ケースの底部と、前記電極群の前記底部側の端面との間に配置されている、請求項１または２に記載の捲回型電池。
前記接着剤が、前記電極群の周面と、前記電池ケースの側壁内面との間に配置されている、請求項１または２に記載の捲回型電池。
前記接着剤が、前記電極群の周面の前記電池ケースの底部側寄りに配置されている、請求項４に記載の捲回型電池。
前記接着剤が、エポキシ樹脂または弾性材料を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の捲回型電池。
前記弾性材料が、ゴム材料である、請求項６に記載の捲回型電池。