JP7434232B2 - 非水電解液二次電池及び非水電解液二次電池の製造方法 - Google Patents

非水電解液二次電池及び非水電解液二次電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、非水電解液二次電池及び非水電解液二次電池の製造方法に係り、詳しくは金属が析出しにくい非水電解液二次電池及び非水電解液二次電池の製造方法に関する。
近年リチウムイオン二次電池などの非水電解液二次電池では、電気自動車などの電源として利用するため、多数のセル電池を直列・並列に接続し、高電圧・高電流を供給するようになっている。そのため、多数のセル電池をコンパクトに積載するため、電極板を捲回した捲回型の電池が用いられている。さらに、冷却効率を高めるたり、極板同士を密着させるため、扁平状の捲回型電極体のセル電池が用いられることが多くなった。
このような扁平状の電極体では、プレス工程で平坦になった平坦部と、平坦部の端部で折り返すための湾曲部を有している。このような電極体では、平坦部と湾曲部の構成が異なるため、構成の違いに起因して種々の問題があった。
例えば、特許文献１に記載の発明の非水電解質二次電池において、以下のような構成を備えている。負極合材層は、電極体の平坦部に位置する第１領域と、一対の湾曲部に位置する第２領域とを含む。第１領域の充填密度（Ａ）に対する第２領域の充填密度（Ｂ）の比率（Ｂ／Ａ）が、０．７５以上０．９５以下である。さらに、電極体の軸方向中央を通る当該軸方向に垂直な断面において、平坦部の断面積（ＳＡ）に対する一対の湾曲部の断面積（ＳＢ）の比率（ＳＢ／ＳＡ）が、０．２８以上０．３２以下である。
このような構成によれば、容量維持率及び出力が高く、負極表面におけるリチウムの析出が起こり難い。
また、特許文献２に記載の発明では、捲回電極体の横断面において、内側湾曲頂点Ｖから外側湾曲頂点Ｐまでの厚みを、湾曲Ｒ部中心厚みＤとする。且つ、内側湾曲頂点ＶからＲ部／Ｆ部境界線Ｗに沿って捲回電極体の外表面Ｓに至るまでの厚みを、湾曲Ｒ部境界厚みＢとする。このとき、Ｄ／Ｂ比が１．０１以上１．０７以下とした。
このような構成であれば、高い容量維持率と抵抗上昇の抑制とを実現し、高耐久性を備える。
特開２０２０－５７４５８号公報 特開２０１８－３２５７５号公報
しかしながら、特許文献１のように平坦部と湾曲部の密度を変えたり、特許文献２のように平坦部と湾曲部の厚さを変えたりしただけでは、電極体における電流密度の不均一は解消されず金属リチウムの析出などを十分に抑制することができないという問題があった。
本発明の非水電解液二次電池及び非水電解液二次電池の製造方法が解決しようとする課題は、金属リチウムの析出を抑制することにある。
上記課題を解決するため、本発明の非水電解液二次電池の製造方法では、電極体、非水電解液、及びこれらを収容する直方体状の電池ケースを備えた非水電解液二次電池の製造方法であって、正極基材と正極合材層を含む正極と負極基材と負極合材層を含む負極を多孔性樹脂からなるセパレータを介して積層して電極体を形成する積層工程と、積層された前記電極体を捲回軸を中心に捲回する捲回工程と、前記捲回工程で捲回された前記電極体を前記捲回軸と直交する方向からプレスして、平面状の平坦部Ｆ及び、前記平坦部Ｆの両端に形成される一対の半円柱状の湾曲部Ｒを形成する扁平プレス工程と、前記扁平プレス工程における弾性変形の復元を図る復元工程とを備え、前記電極体の捲回軸と平行な方向を幅方向とし、前記電極体の捲回軸と直交しかつ前記平坦部Ｆの面と直交する方向を厚み方向をとし、前記幅方向及び厚み方向と直交する方向を長さ方向とし、前記半円柱状に形成された湾曲部Ｒの中心軸に位置する点を湾曲部Ｒの中心Ｃとしたとき、前記復元工程完了時の前記湾曲部Ｒの中心Ｃから、長さ方向の当該湾曲部Ｒの外表面までを場所Ｄとし、前記復元工程完了時の前記湾曲部Ｒの中心Ｃを結ぶ直線から、厚み方向の平坦部Ｆの外表面までを場所Ｂとし、前記復元工程完了時の前記電極体の厚み方向の平坦部Ｆの一方の外表面から他方の外表面までの距離を厚さ寸法Ｂ′とし、電極体の捲回工程完了時の厚さを電極体積層厚さＥとし、電極体のプレス工程完了時の前記電極体の厚み方向の平坦部Ｆの一方の外表面から他方の外表面までの距離を厚さ寸法Ｂ″としたとき、場所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さ、場所Ｄにおける透気度／場所Ｂにおける透気度、厚さ寸法Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）、厚さ寸法Ｂ′／厚さ寸法Ｂ″を設定した範囲内に調整することを特徴とする。
前記場所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さ、前記場所Ｄにおける透気度／場所Ｂにおける透気度、前記厚さ寸法Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）、前記厚さ寸法Ｂ′／厚さ寸法Ｂ″の設定を、場所Ｄにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１及び前記セパレータの透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２の合成抵抗Ｒｄｃを、場所Ｂにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１及び前記セパレータの透気度に起因する溶液抵抗Ｒｂ２の合成抵抗Ｒｂｃと等しくするように範囲を設定するようにすることが好ましい。
前記場所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さの範囲を１.０１≦場所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さ≦１．１０とし、前記場所Ｄにおける透気度／場所Ｂにおける透気度を０．９０≦場所Ｄにおける透気度／場所Ｂにおける透気度≦０．９９とし、前記厚さ寸法Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）を０．９８≦Ｂ′／２Ｅ≦１．００とし、前記厚さ寸法Ｂ′／厚さ寸法Ｂ″の範囲を０．８８≦Ｂ′／Ｂ″≦０．９８と設定するようにしてもよい。
前記非水電解液二次電池が、リチウムイオン二次電池の場合に好適に適用できる。
また、本発明の非水電解液二次電池では、電極体、非水電解液、及びこれらを収容する直方体状の電池ケースを備えた非水電解液二次電池であって、前記電極体は、正極基材と正極合材層を含む正極と、負極基材と負極合材層を含む負極とが、多孔性樹脂からなるセパレータを介して積層され、捲回軸を中心に捲回され、扁平に形成されており、電極体を前記捲回軸と直交する横断面において、平坦にプレスされた平面状の平坦部Ｆと、その両端に湾曲されて形成された一対の半円柱状の湾曲部Ｒを備え、前記電極体を捲回する軸と平行な方向を幅方向とし、前記電極体の捲回軸と直交しかつ前記平坦部Ｆの面と直交する方向を厚み方向をとし、前記幅方向及び厚み方向と直交する方向を長さ方向とし、前記半円柱状に形成された湾曲部Ｒの中心軸に位置する点を湾曲部Ｒの中心Ｃとしたとき、前記湾曲部Ｒの中心Ｃから、長さ方向の当該湾曲部Ｒの外表面までを場所Ｄとし、前記湾曲部の中心Ｃを結ぶ直線から、厚み方向の平坦部Ｆの外表面までを場所Ｂとしたとき、前記場所Ｄにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１及び前記セパレータの透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２の合成抵抗Ｒｄｃを、前記場所Ｂにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１及び前記セパレータの透気度に起因する溶液抵抗Ｒｂ２の合成抵抗Ｒｂｃと等しくしたことを特徴とする。
前記非水電解液二次電池が、リチウムイオン二次電池である場合に好適に適用できる。
本発明の非水電解液二次電池及び非水電解液二次電池の製造方法によれば、金属リチウムの析出を抑制することができる。
リチウムイオン二次電池１の斜視図である。 リチウムイオン二次電池１の電極体１０の積層体の構成を示す模式図である。 捲回された電極体１０の幅方向の負極側の端部を示す斜視図である。 幅方向Ｗから見た平坦部Ｆと湾曲部Ｒを示す模式図である。 幅方向Ｗから見た集電体１０の各寸法の場所を示す図である。 本実施形態のリチウムイオン二次電池１の製造工程を示すフローチャートである。 （ａ）捲回工程（Ｓ３）完了後の電極体を示す模式図である。（ｂ）扁平プレス工程（Ｓ４）中の電極体を示す模式図である。（ｃ）復元工程（Ｓ５）中の電極体を示す模式図である。 捲回工程（Ｓ３）完了後、扁平プレス工程（Ｓ４）直後、復元工程（Ｓ５）における、「Ｄ／Ｂ比」、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」を示す表である。 実験例１の結果を示す表である。 実験例２の結果を示す表である。 実験例３の結果を示す表である。
図１～１１を参照して、本発明の非水電解液二次電池の製造方法を、リチウムイオン二次電池１の製造方法を例に、説明する。
（本実施形態の概要）
＜本実施形態の原理＞
本実施形態は、リチウムイオン二次電池において、金属Ｌｉの析出を効果的抑制する発明である。リチウムイオン二次電池１において、Ｌｉ析出の原因の一つとして、図４に示す電極体１０において正極板１００及び負極板１１０の間の電流密度の不均一が挙げられる。前述のように、車載用のリチウムイオン二次電池１では、電極板を捲回した捲回型の電池が用いられている。さらに、コンパクト性や冷却効率を高めるため、扁平状の捲回型電極体をセル電池が用いられることが多くなった。
このような扁平状の電極体では、扁平プレス工程で平坦になった平坦部Ｆと、平坦部Ｆの端部で折り返すための湾曲部Ｒを有している。このような電極体では、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの構成が異なるため、構成の違いに起因して抵抗値が異なり、電流密度の不均一が生じやすい。
しかしながら、特許文献１のように平坦部Ｆと湾曲部Ｒの密度を変えたり、特許文献２のように平坦部Ｆと湾曲部Ｒの厚さを変えたりしただけでは、金属リチウムの析出などを十分に抑制することができない。そこで、本発明者らは根本的に平坦部Ｆと湾曲部Ｒの合成抵抗を均一にすることとした。
発明者らの解析によると、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの合成抵抗が決定される要素の一つとして反応抵抗がある。反応抵抗は、極間距離により変動する。扁平プレス工程により平坦部Ｆの極間距離が湾曲部Ｒより近接し、極間距離を起因とする反応抵抗が小さくなる。扁平の捲回型リチウムイオン二次電池１においては、この扁平プレス工程に起因して、この反応抵抗の差をゼロとすることは困難であった。さらに、負極板１００と正極板１１０との合成抵抗は、この極間距離に依存する反応抵抗を等しくしてもゼロにはならない。
そこで本発明者らは、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの合成抵抗が決定されるもう一つの要素として溶液抵抗に着目した。さらに溶液抵抗は、電解液が同一でもセパレータ１２０の透気度に影響を受ける点に着目した。セパレータ１２０は、微細な開口部を備えた多孔質の樹脂シートであるが、この開口部の内径により、電極間の抵抗が変化する。透気度が小さければ溶液抵抗が大きく、透気度が大きければ溶液抵抗が小さくなる。しかしながら、扁平の捲回型電極体１０は、連続した帯状のセパレータ１２０を使用しているので、透気度を平坦部Ｆと湾曲部Ｒにおいて、異なる透気度のものとすることは困難である。
そこで、本発明者らは、均一な材質の帯状のセパレータ１２０を使用しながら、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの透気度を変更することで、溶液抵抗を調整し、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの合成抵抗を等しくする構成を開発した。
具体的には、本発明者らは、セパレータ１２０は、一旦プレスされるとその厚みが復元しても、その透気度が変化することを見出した。これによって、透気度を平坦部Ｆと湾曲部Ｒにおいて、異なる透気度のものとするリチウムイオン二次電池１の製造方法を発明したものである。
＜リチウムイオン二次電池１の基本構成＞
まず、本実施形態の前提となるリチウムイオン二次電池１の構成を簡単に説明する。
図１は、リチウムイオン二次電池１の斜視図である。図１に示すようにリチウムイオン二次電池１は、セル電池として構成される。上側に開口部を有する直方体形状の電池ケース１１を備える。電池ケース１１は、電池ケース１１を封止する蓋体１２を備える。電池ケース１１の内部には電極体１０が収容される。電池ケース１１内には図示しない注液孔から非水電解液１７が注入される。電池ケース１１及び蓋体１２はアルミニウム合金等の金属で構成されている。リチウムイオン二次電池は、電池ケース１１に蓋体１２を取り付けることで密閉された電槽が構成される。またリチウムイオン二次電池は、蓋体１２に、電力の充放電に用いられる負極外部端子１４、正極外部端子１６を備えている。
＜電極体１０＞
図２は、リチウムイオン二次電池１の電極体１０の積層体の構成を示す模式図である。図２に示すように、リチウムイオン二次電池１の電極体１０は、負極板１００と正極板１１０とセパレータ１２０を備える。負極板１００は、負極基材１０１の両面に負極合材層１０２を備える。正極板１１０は、正極基材１１１の両面に正極合材層１１２を備える。負極板１００と、正極板１１０は、セパレータ１２０を介して重ねて積層された電極体１０が構成される。この積層体が捲回軸を中心に長手方向に捲回され、扁平に整形されてなる電極体１0を構成する。
負極接続部１０３は、負極板１００の負極合材層１０２から電気を取り出す集電部として機能する。正極接続部１１３は、正極板１１０の正極合材層１１２から電気を取り出す集電部として機能する。
＜電極体１０の端部構成＞
図３は、捲回された電極体１０の幅方向の負極側の端部を示す斜視図である。電極体１０は捲回軸ＡＸを中心に中心Ｃ－Ｃの部分が支えられて捲回される（図６：Ｓ３）。次に、幅方向Ｗと直交する厚さ方向Ｔから一対の対抗するプレス機２（図７（ｂ）参照）により扁平プレス工程（図６：Ｓ４）で、幅方向Ｗから見た端部が競走用トラック状の扁平な形状に整形される。そして、図１に示すように扁平な電極体１０は、電池ケース１１に収容され、図２に示すように負極接続部１０３には、負極集電体１３が溶接される。正極接続部１１３には正極集電体１５が溶接される。接続部と集電体との溶接方法としては、例えば超音波溶接や抵抗溶接、電気溶接がある。そして、蓋体１２を貫通して負極集電体１３には負極外部端子１４が接続され、正極集電体１５には正極外部端子１６が接続される。
ここで、電極体１０の捲回軸ＡＸと平行な方向を「幅方向Ｗ」とする。また、電極体１０の捲回軸ＡＸと直交しかつ平坦部Ｆの面と直交する方向を「厚み方向Ｔ」という。また、幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔと直交する方向を「長さ方向Ｌ」という。
＜平坦部Ｆと湾曲部Ｒ＞
図４は、幅方向Ｗから見た電極体１０の平坦部Ｆと湾曲部Ｒを示す模式図である。扁平にプレスされた電極体１０の中央部は直線状で、負極板１００、正極板１１０及びセパレータ１２０により平面状の「平坦部Ｆ」が形成されている。
また、平坦部Ｆの上端及び下端は、積層された負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０からなる電極体１０が半円柱状に湾曲されて、湾曲部Ｒが形成される。
この湾曲部Ｒは、幅方向Ｗから見てほぼ同心円の半円状となっており、これらの半円の中心になっている位置を「中心Ｃ」とする。この中心Ｃは、幅方向Ｗに続く直線して観念できる。
＜集電体１０の寸法＞
図５は、幅方向Ｗから見た集電体１０の各寸法の場所を示す図である。図５に示すように、復元工程（図７：Ｓ５参照）完了時の湾曲部Ｒの中心Ｃから、長さ方向Ｌの湾曲部Ｒの外表面までを場所Ｄとする。
また、復元工程（Ｓ５）完了時の湾曲部Ｒの中心Ｃを結ぶ直線から、厚み方向Ｔの平坦部Ｆの外表面までを場所Ｂとする。ここで、復元工程（Ｓ５）については、詳細は後述するが、扁平プレス工程（Ｓ４）において変形された電極体１０が、弾性力による反発により変形が戻り、製品として、その寸法が安定した状態になったものである。
また、復元工程（Ｓ５）完了時の電極体１０の厚み方向Ｔの平坦部Ｆの一方の外表面から他方の外表面までの距離を厚さ寸法Ｂ′とする。つまり、厚さ寸法Ｂ′は、場所Ｂの長さの概ね２倍の関係となる。
電極体１０の捲回工程（Ｓ３）完了時の厚さを電極体積層厚さＥとする（図７（ａ）参照）。ここで、詳細は後述するが、積層工程（Ｓ２）とは、負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を介して積層する工程である。また、捲回工程（Ｓ３）とは、積層した帯状の負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を捲回軸ＡＸを中心に中心Ｃ－Ｃの部分が支持して捲回し、さらに環状に積層する工程である。捲回工程（Ｓ３）完了時の厚みは、扁平プレス工程（Ｓ４）の前の力を加えていないときの、元の負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０の厚みである。
電極体１０の扁平プレス工程（Ｓ４）完了時の電極体１０の厚み方向の平坦部Ｆの一方の外表面から他方の外表面までの距離を厚さ寸法Ｂ″とする（図７（ｂ）参照）。
＜負極板１００＞
負極基材１０１の両面に負極合材層１０２が形成されて負極板１００が構成されている。負極基材１０１は、実施形態ではＣｕ箔から構成されている。負極基材１０１は、負極合材層１０２の骨材としてのベースとなるとともに、負極合材層１０２から電気を集電する集電部材の機能を有している。負極板１００は、金属製の負極基材１０１上に負極合材層１０２が形成される。第１の実施形態では負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料であり、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いる。
負極板１００は、例えば、負極活物質と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後の負極合材を負極基材１０１に塗布して乾燥することで作製される。
＜正極板１１０＞
正極基材１１１の両面に正極合材層１１２が形成されて正極板１１０が構成されている。正極基材１１１は、実施形態ではＡｌ箔やＡｌ合金箔から構成されている。正極基材１１１は、正極合材層１１２の骨材としてのベースとなるとともに、正極合材層１１２から電気を集電する集電部材の機能を有している。
正極板１１０は、正極基材１１１の表面に正極合材層１１２が形成されている。正極合材層１１２は正極活物質を有する。正極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）等を用いることができる。また、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２を任意の割合で混合した材料を用いてもよい。
また、正極合材層１１２は、導電材を含む。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。
正極板１１０は、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後の正極合材を正極基材１１１に塗布して乾燥することで作製される。
＜セパレータ１２０＞
セパレータ１２０は、負極板１００及び正極板１１０の間に非水電解液１７を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。また、セパレータ１２０としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、および多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。非水電解液１７に電極体１０に浸漬させるとセパレータ１２０の端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。
＜セパレータ１２０の機械的性質＞
セパレータ１２０の構成は、全体として多孔性の構造であるが、その機械的な構成は、比較的太い骨格部分と、この骨格部分に形成された比較的細い３次元状の網目状の部分を有する。そして、扁平プレス工程（Ｓ４）で、このセパレータ１２０を圧縮すると、弾力がある樹脂であるので、その空隙部分がつぶれるように弾性変形をする。このとき、同じ力が掛かっても、比較的太い骨格部分よりも、この骨格部分に形成された比較的細い３次元状の網目状の部分の方がより大きく変形する。この圧縮された状態から、力を掛けない自由状態とすると、セパレータ１２０全体として、弾性復元力で、その厚みがほぼ復元する。このとき、より大きな変形をした比較的細い３次元状の網目状の部分は、降伏点を超える変形で、塑性変形する部分がある。これに対して比較的太い骨格部分は塑性変形しにくく、弾性復元力で、ほぼ元の形状に復元する。
＜セパレータ１２０の透気度［μｍ／（Ｐａ・ｓ）］＞
ここで「透気度」とは、紙や不織布、フィルターの空気の通しやすさを示す数値である。「ＪＩＳ Ｐ ８１１７（紙及び板紙の透気度試験方法）」規定のガーレー透気度試験機によるガーレー法による試験による。ガーレー試験機法では、ＩＳＯ透気度が０．１μｍ／（Ｐａ・ｓ）～１００μｍ／（Ｐａ・ｓ）、又は透気抵抗度が１．４ｓ～１３００ｓの紙及び板紙に適用する。液体に浮かぶ内筒の垂直方向の重さによって空気を圧縮し，この空気が試験片を透過し，内筒は徐々に下降する。一定体積の空気が透過するのに要した時間を測定し，その値から計算によってＩＳＯ透気度を求める。
ガーレー試験機法では、一定圧力差のもとで一定体積の空気が一定面積の紙を通過する秒数をガーレー秒数と呼び、透気度（ＪＩＳ用語では「透気抵抗度」であるが、慣例にしたがって「透気度」と記す。）としている。また、ガーレー試験機法に替えて王研式試験機法による測定もできる。
セパレータ１２０は、扁平プレス工程（Ｓ４）の前あった比較的細い３次元状の網目状の部分は、扁平プレス工程（Ｓ４）の後における降伏点を超える変形で、塑性変形し、空隙の径が、扁平プレス工程（Ｓ４）前より小さくなる。つまり、セパレータ１２０の「透気度」は、扁平プレス工程（Ｓ４）の前後で、変わってくる。上述のように、扁平プレス工程（Ｓ４）の前後で、骨格部分の復元力のため全体の寸法は、大きく変わらない。しかしながら、全体の寸法は復元しても非水電解液１７の交換は、空隙が潰れて小さくなった分だけ、透気度が低下している。つまり、非水電解液１７が交換されにくくなる。
つまり、セパレータ１２０の「透気度」を管理することで、「溶液抵抗」を管理することが可能となる。
＜非水電解液１７＞
非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）を用いることができる。また、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料でもよい。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等を用いることができる。またこれらから選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。
＜リチウムイオン二次電池１の製造工程＞
図６は、本実施形態のリチウムイオン二次電池１の製造工程を示すフローチャートである。図６を参照して、本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造工程の概略を説明する。
＜源泉工程（Ｓ１）＞
本実施形態では、まず源泉工程（Ｓ１）を行う。ここで源泉工程とは、リチウムイオン二次電池の電池要素の作成の工程である。具体的には、リチウムイオン二次電池の電池要素を構成する負極板１００、正極板１１０及びセパレータ１２０をそれぞれ作成する工程である。
＜積層工程（Ｓ２）＞
源泉工程（Ｓ１）で負極板１００、正極板１１０及びセパレータ１２０をそれぞれ作成したら、積層工程（Ｓ２）を行う。
図２に示すように、積層工程では、負極板１００、セパレータ１２０、正極板１１０、セパレータ１２０の順に積層していく。このとき、負極合材層１０１と正極合材層１１１とは、セパレータ１２０を介して対面するように配置される。また、幅方向Ｗの一方の端部には、負極接続部１０３がセパレータ１２０から突出するように配置される。他方の端部には、正極接続部１１３がセパレータ１２０から突出するように配置される。
＜捲回工程（Ｓ３）＞
積層工程（Ｓ２）で、負極板１００、セパレータ１２０、正極板１１０、セパレータ１２０の順に積層された電極板１０に対して捲回工程（Ｓ２）を行う。捲回工程（Ｓ２）では、幅方向Ｗの捲回軸ＡＸを中心に、心材で中心Ｃ－Ｃの部分が支持されて巻き付けられる。
図７（ａ）は、捲回工程（Ｓ３）完了後の電極体１０を示す模式図である。図７（ａ）に示すように、捲回された電極体１０は競走用のトラックのような平坦部Ｆと、その両端に形成される湾曲部Ｒが形成される。
＜扁平プレス工程（Ｓ４）＞
図７（ｂ）は、扁平プレス工程（Ｓ４）中の電極体１０を示す模式図である。図７（ｂ）に示すように、捲回工程（Ｓ３）において電極体１０は、捲回された幅方向Ｗから見て平坦部Ｆと、その両端に形成される湾曲部Ｒが形成される。この電極体１０は、厚み方向Ｔから、一対の対向する平面からなるプレス面２ａを備えたプレス機２で平坦部Ｆが挟まれて押圧され圧縮される。一方、湾曲部Ｒは、基本的には、扁平プレス工程（Ｓ４）では、ほとんど変形しない。
＜復元工程（Ｓ５）＞
図７（ｃ）は、復元工程（Ｓ５）中の電極体１０を示す模式図である。扁平プレス工程（Ｓ４）で、プレス機２により押圧された電極体１０は、この復元工程（Ｓ５）において、弾性反発力により形状がほぼ回復する。なお、復元工程（Ｓ５）は、電極体１０を自由状態に放置するだけで、積極的な処理はしない。放置時間は、材質や構造によっても異なるが、本実施形態では、概ね数秒間程度である。
＜端子溶接（Ｓ６）＞
図２に示すように、扁平プレス工程（Ｓ４）で整形した電極体１０は、一端に負極基材１０１が露出した負極接続部１０３が形成されており、他端に正極基材１１１が露出した正極接続部１１３が形成されている。
そこで、図３に示すように、端子溶接（Ｓ６）において負極接続部１０３に負極集電体１３が、溶接され、電気的・機械的に接続される。
また、図１に示すように正極接続部１１３にも負極集電体１５が、溶接され、電気的・機械的に接続される。
＜ケース挿入（Ｓ７）＞
そして、図１に示すように、捲回され扁平になった電極体１０と、ここに溶接された正極集電体１５、負極集電体１３は、ケース挿入（Ｓ７）の工程で、電池ケース１１に挿入される。
＜封缶溶接（Ｓ８）＞
封缶溶接（Ｓ８）の工程で、電池ケース１１と蓋体１２がレーザ溶接などにより、密封される。この段階ではまだ非水電解液は注液されておらず、蓋体１２の注液口が開口している。
＜セル乾燥（Ｓ９）＞
セル乾燥（Ｓ９）の工程では、電池ケース内に残存している水分などを加熱するなどして十分に乾燥させる。
＜注液・封止（Ｓ１０）＞
注液・封止（Ｓ１０）の工程で注液口から非水電解液１７を注液する。注液が完了したら、注液口を密封する。これで、セル電池の組み立てが完了する。
＜活性化（Ｓ１１）＞
セル電池の組み立てが完了したら、ＳＥＩ（Solid Electrolyte Interphase）被膜の形成などを目的として、活性化（Ｓ１１）の工程を行う。ここでは、初充電、エージングなどを行い、セル電池を化学的に安定化・活性化をする。
＜検査（Ｓ１２）＞
そして検査（Ｓ１２）の工程では、セル電圧や、電池内部抵抗、自己放電などの検査が行われ、所定の性能を発揮するものが製品となる。検査が完了した車載用のリチウムイオン二次電池のセル電池は、６～１２個程度スタックされて電池モジュールとされる。さらに複数の電池モジュールが容器に収容され、制御装置や各種センサなどが装着されて車両用の電池パックとなる。
＜電極体１０の寸法・透気度の管理＞
次に、上述のようなリチウムイオン二次電池１の製造工程における電極体１０の寸法及び透気度の管理について説明する。
本実施形態の寸法管理は、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの透気度を変更することで、溶液抵抗を調整し、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの合成抵抗を等しくすることを目的とするものである。
図８は、捲回工程（Ｓ３）完了後、扁平プレス工程（Ｓ４）直後、復元工程（Ｓ５）完了後のそれぞれにおける、「Ｄ／Ｂ比」、「Ｂ部／Ｄ部の透気度比」、「Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）比」を示す表である。
＜捲回工程（Ｓ３）後の調整＞
図７（ａ）に示すように、捲回工程（Ｓ３）の完了後は、電極体１０の湾曲部Ｒの中心Ｃを結ぶ直線から、厚みＴ方向の平坦部Ｆの外表面まで厚さを「電極体積層厚さＥ」とする。この段階では、セパレータ１２０は、プレスなどで圧縮する力を受けておらず、製造当初の本来の厚さを維持しており、平坦部Ｆも湾曲部Ｒも一定の厚さである。また、セパレータ１２０の多孔質組織も製造当初の空間を保持し、本体の透気度を維持している。このため、「Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）比」は、１．００となっている。
また、「透気度［μｍ／（Ｐａ・ｓ）］」もセパレータ１２０が製造当初の構造を維持しているため、平坦部Ｆも湾曲部Ｒも一定の透気度である。このため、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」は、１．００となっている。
＜扁平プレス工程（Ｓ４）完了直後の寸法＞
次に、図７（ｂ）に示す扁平プレス工程（Ｓ４）においては、電極体１０をプレス機２の対抗するプレス面２ａにより圧縮し、電極体１０の厚み方向Ｔの平坦部Ｆの一方外表面から他方の外表面までの距離を「厚さ寸法Ｂ″」とする。このとき、元の電極体１０の厚み「２×電極体積層厚さＥ」は圧縮され、「厚さ寸法Ｂ″」まで小さくなる。具体的には、「Ｂ″／（２×電極体積層厚さＥ）比」は、０．８８～０．９８となるまで圧縮される。
一方、湾曲部Ｒの中心Ｃから、長さ方向の当該湾曲部Ｒの外表面までの場所Ｄは圧縮されない。そのため、図８に示すように、「Ｄ／Ｂ比」は、１．０３～１．２５となる。
なお、この扁平プレス工程（Ｓ４）において圧縮した電極体１０は、その後の回復工程（Ｓ５）で圧縮した寸法が変化する。この扁平プレス工程（Ｓ４）で「厚さ寸法Ｂ″」とすることは、その寸法自体が重要であるのではなく、その後の透気度［μｍ／（Ｐａ・ｓ）］比に影響がある点が重要である。つまり、扁平プレス工程（Ｓ４）により、セパレータ１２０の微細な開口が押しつぶされて降伏点を超し、塑性変形する。このため、透気度［μｍ／（Ｐａ・ｓ）］は低下する。この「厚さ寸法Ｂ″」を制御することで、場所Ｂの透気度を管理することができる。具体的には、図８に示すように「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」は、０．９０～０．９９程度になる。
＜復元工程（Ｓ５）完了後の寸法＞
扁平プレス工程（Ｓ４）後に、電極体１０は、自由状態とされ、回復工程（Ｓ５）が実施される。復元工程（Ｓ５）では、湾曲部Ｒの中心Ｃから、長さ方向の当該湾曲部Ｒの外表面まで長さＤは変化しない。一方、湾曲部の中心Ｃを結ぶ直線から、厚み方向の平坦部Ｆの外表面までの場所Ｂの長さは、電極体の厚み方向の平坦部Ｆの一方外表面から他方の外表面までの距離Ｂ′となる。電極体１０の厚みは、Ｄ／Ｂ比＝Ｄ／（Ｂ′／２）は、１．０１～１．１０となる。
また、「Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）比」は、復元工程（Ｓ５）においてセパレータ１２０の骨格部分が弾性反発力で、ほとんど元の寸法に戻るため、０．９８～１．００となる。
また、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」は、復元工程（Ｓ５）で自由状態となっても、扁平プレス工程（Ｓ４）でセパレータ１２０の微細な開口が押しつぶされて降伏点を超し、塑性変形している。このため、復元工程（Ｓ４）完了後も、扁平プレス工程（Ｓ４）直後と変わらない。そのため、場所Ｂの透気度［μｍ／（Ｐａ・ｓ）］は変化がなく、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」は、０．９０～０．９９となっている。
＜合成抵抗Ｒｄｃ及び合成抵抗Ｒｂｃ＞
合成抵抗Ｒｄｃ及び合成抵抗Ｒｂｃは、例えば以下のような方法で導かれる。まず、場所Ｂにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１と場所Ｄにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１を求める。次に、場所Ｄにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２と場所Ｂにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｂ２を求める。そして、場所Ｄの合成抵抗Ｒｄｃ＝反応抵抗Ｒｄ１＋溶液抵抗Ｒｄ２により求める。また、場所Ｂの合成抵抗Ｒｂｃ＝反応抵抗Ｒｂ１＋溶液抵抗Ｒｂ２により求める。そして、場所Ｄの合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂの合成抵抗Ｒｂｃとを比較して、Ｒｄｃ－Ｒｂｃの差が、設定した閾値より小さければ、電流密度の不均一が金属Ｌｉの析出を生じにくい範囲であると判断できる。
＜反応抵抗と溶液抵抗の測定＞
リチウムイオン二次電池１において、反応抵抗と溶液抵抗は、交流インピーダンス法により測定することができる。交流インピーダンス法とは、微小振幅で、段階的に周波数を変えて交流電圧を前記二次電池の電極系に印加することにより、インピーダンススペクトルを観察する方法である。
リチウムイオン二次電池１は等価回路で表すことができる。すなわち、溶液抵抗と、ここに直列につながれた電荷移動抵抗と電気二重層の反応抵抗の並列回路として表現できる。電極間に非水電解液を有した構成は電気二重層と観念され、コンデンサとして機能する。このため、電気二重層の交流抵抗は低周波領域では誘電体の分極の遅延による誘電損失に相当する抵抗成分となり、高周波領域では、電極の表皮効果や近接効果に相当する抵抗成分となる。これが反応抵抗に相当する。このようにインピーダンスは周波数によって変わる。理論的には直流では電気二重層は電気を通さず、交流電圧の周波数が高くなるにつれて抵抗値がゼロになる。したがって、周波数が高周波（例えば１００Ｈｚ以上）では、回路の合成抵抗は、溶液抵抗と等しくなり、周波数が高くなるにつれて（１００Ｈｚ～１００ｍＨｚ）では、溶液抵抗に加えて、電荷移動抵抗と電気二重層と合成抵抗となる。そして、低周波（１００ｍＨｚ未満）では、回路の合成抵抗は、溶液抵抗に加えて電荷移動抵抗との和になる。
交流インピーダンス法によれば、説明は省略するが、横軸に実数、縦軸に虚数を採ったナイキストプロット（Nyquist plots・不図示）により、極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１、Ｒｄ１と、透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２、Ｒｂ２をそれぞれ求めることができる。
ナイキストプロットによれば、インピーダンスと位相差から、二次電池の電極反応速度、電解質の電気伝導率，電気二重層容量などの特性が測定できる。ナイキストプロットは、縦軸に抵抗の虚数値Ｚimg［Ω］、横軸にＺreal［Ω］をとり、高周波から微小振幅で、段階的に周波数を変えて交流電圧を二次電池１の電極系に印加する。これにより左下の原点Ｐｏから横軸に沿って右側にシフトした位置のゼロクロスＰｘから、中心を横軸上に有する円弧状のグラフが上方に延びる。そして、右上の所定の点から半径方向外側に直線状のグラフが延びる。「溶液抵抗（電子移動抵抗）」は、原点ＰｏからゼロクロスＰｘまでの距離で表わせられる。つまりゼロクロスＰｘの抵抗の実数値Ｚreal［Ω］で表され、１００Ｈｚ以上の高周波数での電解液や極柱、集電板などの電子が移動する際の抵抗を解析することができる。
「反応抵抗」は、中間の周波数（１００Ｈｚから０．１Ｈｚ）では、電極での化学反応で、電荷（イオン）移動が生じる際の抵抗である「反応抵抗Ｐｃｔ」を解析することができる。ゼロクロスＰｘから、横軸上に中心を有する円弧状のグラフで表され、電極性能が劣化すると半径が大きな弧となる。
（本実施形態の実験例）
本実施形態のリチウムイオン二次電池１及び製造方法は、上述のような構成を備える。ここで、本実施形態の実験例について説明する。実験例１～３は、基本的に上記したリチウムイオン二次電池１の製造方法において、数値の設定を変えて実験したものである。
＜実験例１：Ｄ／Ｂ比とＬｉ析出耐性＞
図９は、実験例１の結果を示す表である。図９では、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」を０．９５に固定し、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」を０．９９に固定し、「Ｄ／Ｂ比」を１．００～１．１１まで変化させた場合のＬｉ析出耐性を測定した結果を示す。「〇」は、製品として望ましいＬｉ析出耐性を示したものであり、「×」は、製品として望ましくないＬｉ析出耐性を示したものである。
図８に示すように、Ｄ／Ｂ比１．００の場合には、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの極間距離が等しい。つまり、場所Ｂにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１と場所Ｄにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１が等しい。一方、セパレータ１２０の透気度は、平坦部Ｆと湾曲部Ｒとで異なる。つまり、場所Ｄにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２と場所Ｂにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｂ２が相違する。したがって、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃが相違し、負極板１００と正極板１１０の間の電流密度の不均一が生じ、Ｌｉ析出耐性が低下する。
一方、Ｄ／Ｂ比１．０１～１．１０の場合には、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの極間距離が相違する。つまり、場所Ｂにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１と場所Ｄにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１が相違する。一方、セパレータ１２０の透気度も、平坦部Ｆと湾曲部Ｒとで異なる。つまり、場所Ｄにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２と場所Ｂにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｂ２が相違する。この範囲では、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１との差と、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２との差が相互に相殺する。したがって、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの相違が許容範囲となり、負極板１００と正極板１１０の間の電流密度の不均一がなく、Ｌｉ析出耐性が向上する。
さらに、Ｄ／Ｂ比１．１１の場合には、平坦部Ｆと湾曲部Ｒの極間距離が相違する。つまり、場所Ｂにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１と場所Ｄにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１が相違する。一方、セパレータ１２０の透気度も、平坦部Ｆと湾曲部Ｒとで異なる。つまり、場所Ｄにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２と場所Ｂにおける透気度に起因する溶液抵抗Ｒｂ２が相違する。この範囲では、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１との差が大きすぎて、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２との差によっては相殺できない。したがって、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの相違が許容範囲外となり、負極板１００と正極板１１０の間の電流密度の不均一を生じ、Ｌｉ析出耐性が悪化する。
以上のような結果から、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」を０．９５に固定し、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」を０．９９に固定する。一方、「Ｄ／Ｂ比」を１．００～１．１１まで変化させた。この場合、「Ｄ／Ｂ比」が１．００の場合には、Ｌｉ析出耐性が低くかった。また、「Ｄ／Ｂ比」を１．０１～１．１０とした場合は、Ｌｉ析出耐性が良好であった。さらに、「Ｄ／Ｂ比」を１．１１とした場合には、Ｌｉ析出耐性が再び悪化した。
ここからわかることは、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」及び、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」の値に対して、「Ｄ／Ｂ比」を適正に設定する。このことで、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとを許容範囲とすることで、Ｌｉ析出耐性を向上させることができる。
＜実験例２：Ｂ部／Ｄ部の透気度比とＬｉ析出耐性＞
図１０は、実験例２の結果を示す表である。図１０では「Ｄ／Ｂ比」を１．０５に固定し、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」を０．９９に固定し、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」を０．８８～１．００まで変化させた場合のＬｉ析出耐性を測定した結果を示す。「〇」は、製品として望ましいＬｉ析出耐性を示したものであり、「×」は、製品として望ましくないＬｉ析出耐性を示したものである。
「Ｂ部／Ｄ部の透気度比」を０．８８とした場合は、前提として「Ｄ／Ｂ比」が１．０５に固定されている。このことから、Ｄ部（湾曲部Ｒ）の極間距離は、Ｂ部（平坦部Ｆ）の極間距より大きい。すなわち、Ｄ部（湾曲部Ｒ）の反応抵抗Ｒｄ１は、Ｂ部（平坦部Ｆ）の反応抵抗Ｒｂ１より大きい。「Ｂ部／Ｄ部の透気度比」を０．８８とした場合は、Ｄ部（湾曲部Ｒ）の溶液抵抗Ｒｄ２は、Ｂ部（平坦部Ｆ）の溶液抵抗Ｒｂ２より小さい。この場合、Ｌｉ析出耐性は、低下していた。このことから、「Ｂ部／Ｄ部の透気度比」を０．８８とした場合は反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差よりも、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２の差が過大となる。その結果、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差が許容範囲外となり、Ｌｉ析出耐性が低下したものと考えられる。
次に、「Ｂ部／Ｄ部の透気度比」を０．９０～０．９９とした場合は、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差と、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２の差のバランスが取れる。その結果、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差が許容範囲内となり、Ｌｉ析出耐性が向上するものと考えられる。
また、「Ｂ部／Ｄ部の透気度比」を１．００とした場合は、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２が等しくなり、前提となる反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差を解消することができない。そのため、その結果、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差が許容範囲外となり、Ｌｉ析出耐性が低下したものと考えられる。
ここからわかることは、「Ｄ／Ｂ比」及び、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」の値に対して、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」を適正に設定する。このことで、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差と、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２の差のバランスを取ることで、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差を許容範囲内とし、Ｌｉ析出耐性を向上させることができる。
＜実験例３：Ｂ′／２Ｅ比とＬｉ析出耐性＞
図１１は、実験例３の結果を示す表である。図１１では、「Ｄ／Ｂ比」を１．０５に固定し、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」を０．９５に固定し、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」を０．９７～１．０１まで変化させた場合のＬｉ析出耐性を測定した結果を示す。「〇」は、製品として望ましいＬｉ析出耐性を示したものであり、「×」は、製品として望ましくないＬｉ析出耐性を示したものである。
図１１に示すように、「Ｂ′／２Ｅ比」を０．９７とした場合には、復元工程（Ｓ５）が完了した後も、扁平プレス工程（Ｓ４）によって圧縮された電極体１０のセパレータ１２０の厚さが十分に復元していない状態である。すなわち、その結果、平坦部Ｆの極間距離は小さくなった状態が維持されている。極間距離が短くなった結果、平坦部Ｆの場所Ｂの反応抵抗Ｒｂ１は、湾曲部Ｒの場所Ｄの反応抵抗Ｒｄ１よりかなり小さくなる。一方、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」は０．９５に固定されているので、Ｂ部（場所Ｂ）の溶液抵抗Ｒｂ２は、Ｄ部（場所Ｄ）の溶液抵抗Ｒｄ２より大きい。この場合、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差と、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２の差とを比較すると、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差がより大きい。そのため、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差が許容範囲外となり、Ｌｉ析出耐性が低下する。
次に、「Ｂ′／２Ｅ比」を０．９８～１．００とした場合には、復元工程（Ｓ５）が完了した後は、扁平プレス工程（Ｓ４）によって圧縮された電極体１０のセパレータ１２０の厚さが十分に復元している状態である。すなわち、その結果、平坦部Ｆの極間距離は扁平プレス工程（Ｓ４）以前の状態に戻っている。極間距離が戻った結果、平坦部Ｆの場所Ｂの反応抵抗Ｒｂ１は、湾曲部Ｒの場所Ｄの反応抵抗Ｒｄ１よりわずかに小さくなる。一方、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」は０．９５に固定されているので、Ｂ部（場所Ｂ）の溶液抵抗Ｒｂ２は、Ｄ部（場所Ｄ）の溶液抵抗Ｒｄ２より大きい。この場合、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差と、溶液抵抗Ｒｄ２と液抵抗Ｒｂ２の差とを比較すると、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差が均衡する。そのため、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差が許容範囲内となり、Ｌｉ析出耐性が向上する。
さらに、「Ｂ′／２Ｅ比」を１．０１とした場合には、復元工程（Ｓ５）が完了した後は、扁平プレス工程（Ｓ４）によって圧縮された電極体１０のセパレータ１２０の厚さが、過剰に復元している状態である。すなわち、その結果、平坦部Ｆの極間距離は扁平プレス工程（Ｓ４）以前より大きな状態になっている。極間距離が大きくなった結果、平坦部Ｆの場所Ｂの反応抵抗Ｒｂ１は、湾曲部Ｒの場所Ｄの反応抵抗Ｒｄ１より大きくなっている。一方、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」は０．９５に固定されているので、Ｂ部（場所Ｂ）の溶液抵抗Ｒｂ２は、Ｄ部（場所Ｄ）の溶液抵抗Ｒｄ２より大きい。この場合、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差と、溶液抵抗Ｒｄ２と溶液抵抗Ｒｂ２の差とを比較すると、反応抵抗Ｒｄ１と反応抵抗Ｒｂ１の差が小さい。そのため、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差が大きくなって許容範囲外となり、Ｌｉ析出耐性が悪化する。
ここからわかることは、固定した「Ｄ／Ｂ比」、「Ｂ部（場所Ｂ）／Ｄ部（場所Ｄ）の透気度比」に対して、「Ｂ′（Ｂ″）／（２×電極体積層厚さＥ）比」を適正に設定する。このことで、場所Ｄにおける合成抵抗Ｒｄｃと場所Ｂにおける合成抵抗Ｒｂｃとの差を許容範囲内とし、Ｌｉ析出耐性を向上させることができる。
＜実験例１～３のまとめ＞
以上の実験例１～３から導かれることは、以下の条件がＬｉ析出耐性を高めることができる条件であるということである。
まず、「所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さの範囲を１.０１≦場所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さ≦１．１０」と設定する。また、「場所Ｄにおける透気度／場所Ｂにおける透気度を０．９０≦場所Ｄにおける透気度／場所Ｂにおける透気度≦０．９９」と設定する。また、「厚さ寸法Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）を０．９８≦Ｂ′／２Ｅ≦１．００」と設定する。また、「厚さ寸法Ｂ′／厚さ寸法Ｂ″の範囲を０．８８≦Ｂ′／Ｂ″≦０．９８」と設定する。このように設定することで、本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、良好なＬｉ析出耐性を得ることができる。
（本実施形態の作用）
本実施形態のリチウムイオン二次電池及びその製造方法によれば、以下の作用を奏する。電極体１０における負極板１００及びここに対向する正極板１１０において、平坦部Ｆと湾曲部Ｒにおいて扁平プレス工程（Ｓ４）により極板距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１、Ｒｂ１の差が生じる。
そこで、この反応抵抗の差を解消するため、セパレータ１２０を扁平プレス工程（Ｓ４）で所定の寸法Ｂ″まで圧縮することで、透気度を変化させる。透気度が変化すると溶液抵抗が変化する。そして、平坦部Ｆと湾曲部Ｒにおいて、溶液抵抗Ｒｄ２、Ｒｂ２に差を生じさせる。この、溶液抵抗Ｒｄ２、Ｒｂ２の差により、反応抵抗Ｒｄ１、Ｒｂ１の差を相殺し、合成抵抗Ｒｄｃ、Ｒｂｃの差を解消する。そのため、平坦部Ｆと湾曲部Ｒにおける合成抵抗Ｒｄｃ、Ｒｂｃの差に起因する電流密度の差を解消する。その結果、電流密度の不均一を起因とする金属Ｌｉの析出を有効に抑制できるという作用を奏する。
（本実施形態の効果）
（１）本実施形態のリチウムイオン二次電池及びその製造方法によれば、金属リチウムの析出を抑制することができる。
（２）平坦部Ｆと湾曲部Ｒでの合成抵抗を一致させるため、金属リチウムの析出を効果的に抑制することができる。
（３）平坦部Ｆと湾曲部Ｒでの合成抵抗を、反応抵抗と溶液抵抗に分けて解析し、それぞれを制御したため、平坦部Ｆと湾曲部Ｒでの合成抵抗を正確に一致させることができる。
（４）反応抵抗と溶液抵抗は、交流インピーダンス法により測定しているので、それぞれの抵抗を正確に特定することができる。
（５）溶液抵抗は、セパレータ１２０の開口径の調整で制御しているので、任意の値に調整することができる。
（６）セパレータ１２０の開口径の調整は、扁平プレス工程（Ｓ４）における押圧力で制御できる。
（７）扁平プレス工程（Ｓ４）における押圧力でセパレータ１２０の開口径の調整は、透気度により管理することができる。
（８）本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造方法では、数値管理だけで、一般的な製造工程のまま、実施することができる。そのため、特別な設備や、特別な工程などを必要としない。
（９）特に、電極体１０の負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０の製造においては、特別な加工や処理を必要とせず、従来からの負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０をそのまま用いることができる。
（１０）本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造方法では、数値管理のみで適切な実施ができるため、熟練などを必要とせず、客観的に制御することができる。
（１１）そのため、生産効率を落とすことなく高品質なリチウムイオン二次電池１を製造することができる。
（１２）また、特別な材料や、特別な設備、ジグなども必要が無いため、本実施形態のリチウムイオン二次電池１の製造方法を付加的なコストを生じさせないで実施することができる。
（別例）
○本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、本発明の非水電解液二次電池の一例であり、図示したような板状の車載用のリチウムイオン二次電池１の形状に限定されるものではない。また、車載用に限定されるものでもない。
○例示した数値範囲は、本実施形態における望ましい実施形態の例示であり、本発明はこれらの数値限定に限定されるものではない。
○また、実験例１～３は、従来の一般的な構成のリチウムイオン二次電池における実験であり、その結果は、広く適用できるものであるが、本発明は、これに限定されるものではない。
○平坦部Ｆの厚みを測定する場所Ｂは、平坦部Ｆの表面がほぼ平面であるため、復元工程（Ｓ５）完了時の湾曲部Ｒの中心Ｃを結ぶ直線から、厚み方向の平坦部Ｆの外表面までを場所Ｂとした。しかしながら、平坦部Ｆは概ね平坦な状態であるので、例えば平坦部Ｆの中央部で測定するようにしてもよい。要は、寸法の変化が客観的に把握できるように測定場所が一定であれば、計測場所が限定されるものではない。
○反応抵抗と溶液抵抗の測定は、交流インピーダンス法を例示したが、反応抵抗と溶液抵抗を正確に取得できれば、その方法は限定されない。
○図６に示すフローチャートは、例示であり、当業者によりその手順を付加し削除し変更し、順序を変えて実施することができる。
○本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、当業者により、その構成を付加し、削除し、又は変更して実施できることは言うまでもない。
１…リチウムイオン二次電池
２…プレス機
２ａ…プレス面
１０…電極体
１１…電池ケース
１２…蓋体
１３…負極集電体
１４…負極外部端子
１５…正極集電体
１６…正極外部端子
１７…非水電解液
１００…負極板
１０１…負極基材
１０２…負極合材層
１０３…負極接続部
１１０…正極板
１１１…正極基材
１１２…正極合材層
１１３…正極接続部
１２０…セパレータ
ＡＸ…捲回軸
Ｆ…平坦部
Ｒ…（平坦部の両端に形成される一対の半円柱状の）湾曲部
Ｃ…湾曲部Ｒの中心（半円柱状に形成された湾曲部Ｒの中心軸に位置する点）
Ｄ…（復元工程完了時の湾曲部Ｒの中心Ｃから、長さ方向の湾曲部Ｒの外表面までの）場所
Ｂ…（復元工程完了時の湾曲部の中心Ｃを結ぶ直線から、厚み方向の平坦部Ｆの外表面までの）場所
Ｅ…電極体積層厚さ（電極体の積層工程完了時の厚さ）
Ｂ″…厚さ寸法（電極体のプレス工程完了時の前記電極体の厚み方向の平坦部Ｆの一方外表面から他方の外表面までの距離）
Ｗ…（電極体を捲回する軸と平行な方向を）幅方向
Ｔ…（電極体を捲回する軸と直交しかつ平坦部の面と直交する方向を）厚み方向
Ｌ…（幅方向及び厚み方向と直交する方向を）長さ方向
Ｒｄ１…（場所Ｄにおける極間距離に起因する）反応抵抗
Ｒｄ２…（場所Ｄにおける透気度に起因する）溶液抵抗
Ｒｄｃ…（場所Ｄにおける）合成抵抗
Ｒｂ１…（場所Ｂにおける極間距離に起因する）反応抵抗
Ｒｂ２…（場所Ｂにおける透気度に起因する）溶液抵抗
Ｒｂｃ…（場所Ｂにおける）合成抵抗

Claims (2)

  1. 電極体、非水電解液、及びこれらを収容する直方体状の電池ケースを備えた非水電解液二次電池の製造方法であって、
    正極基材と正極合材層を含む正極と負極基材と負極合材層を含む負極を、比較的太い骨格部分と、この骨格部分に形成された比較的細い３次元状の網目状の部分を有する多孔性樹脂からなるセパレータを介して積層して電極体を形成する積層工程と、
    積層された前記電極体を捲回軸を中心に捲回する捲回工程と、
    前記捲回工程で捲回された前記電極体を前記捲回軸と直交する方向からプレスして、平面状の平坦部Ｆ及び、前記平坦部Ｆの両端に形成される一対の半円柱状の湾曲部Ｒを形成する扁平プレス工程と、
    前記扁平プレス工程における弾性変形の復元を図る復元工程とを備え、
    前記電極体の捲回軸と平行な方向を幅方向とし、前記電極体の捲回軸と直交しかつ前記平坦部Ｆの面と直交する方向を厚み方向をとし、前記幅方向及び厚み方向と直交する方向を長さ方向とし、前記半円柱状に形成された湾曲部Ｒの中心軸に位置する点を湾曲部Ｒの中心Ｃとして、
    前記復元工程完了時の前記湾曲部Ｒの中心Ｃから、長さ方向の当該湾曲部Ｒの外表面までを場所Ｄとし、
    前記復元工程完了時の前記湾曲部Ｒの中心Ｃを結ぶ直線から、厚み方向の平坦部Ｆの外表面までを場所Ｂとし、
    前記復元工程完了時の前記電極体の厚み方向の平坦部Ｆの一方の外表面から他方の外表面までの距離を厚さ寸法Ｂ′とし、
    電極体の捲回工程完了時の厚さを電極体積層厚さＥとし、
    電極体のプレス工程完了時の前記電極体の厚み方向の平坦部Ｆの一方の外表面から他方の外表面までの距離を厚さ寸法Ｂ″としたとき、
    前記場所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さの範囲を
    １.０１≦場所Ｄの厚さ／場所Ｂの厚さ≦１．１０とし、
    前記場所Ｂにおける透気度／場所Ｄにおける透気度を
    ０．９０≦場所Ｂにおける透気度／場所Ｄにおける透気度≦０．９９とし、
    前記厚さ寸法Ｂ′／（２×電極体積層厚さＥ）を
    ０．９８≦Ｂ′／２Ｅ≦１．００とし、
    前記厚さ寸法Ｂ″／厚さ寸法Ｂ′の範囲を
    ０．８８≦Ｂ″／Ｂ′≦０．９８
    と設定するとともに、
    前記扁平プレス工程及び復元工程における寸法管理を当該範囲において変更し、前記扁平プレス工程で、前記セパレータの微細な開口を、降伏点を超して押しつぶし、塑性変形させることで平坦部Ｆの場所Ｂの透気度を変更し、
    場所Ｄにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｄ１及び前記セパレータの透気度に起因する溶液抵抗Ｒｄ２の合成抵抗Ｒｄｃを、場所Ｂにおける極間距離に起因する反応抵抗Ｒｂ１及び前記セパレータの透気度に起因する溶液抵抗Ｒｂ２の合成抵抗Ｒｂｃと等しくするように範囲を設定することを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
  2. 前記非水電解液二次電池が、リチウムイオン二次電池である
    ことを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池の製造方法。
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