JPH09180704A

JPH09180704A - 電池、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09180704A
Application number: JP7340827A
Authority: JP
Inventors: Masahide Taniguchi; 雅英谷口; Isamu Sakuma; 勇佐久間; Kazuhiko Hashizaka; 和彦橋阪
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高容量かつサイクル特性が良好で、安全性の高
い電池を提供する。【解決手段】正極シート、負極シートの少なくともひと
つの電極シートの少なくともひとつの面に塗布された電
極材料量が電極シート長さ方向で変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極、負極、セパ
レータをスパイラル状に巻いた電極体を用いた電池に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、携帯電話、ノート
型パソコン等のポータブル機器の普及に伴い、小型かつ
軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつあ
る。現在使用されている二次電池の多くはアルカリ電解
液を用いたニッケル−カドミウム電池であるが、平均電
池電圧が1.2Vと低いため、エネルギー密度を高くするこ
とは困難である。そのため、負極に金属リチウムを使用
した高エネルギー二次電池の研究が行われてきた。

【０００３】ところが、金属リチウムを負極に使用する
二次電池では充放電の繰り返しによってリチウムが樹枝
状(デンドライト)に成長し、短絡を起こして発火する危
険性がある。また、活性の高い金属リチウムを使用する
ため、本質的に危険性が高く、民生用として使用するに
は問題が多い。近年、このような安全上の問題を解決
し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能なもの
として、各種炭素質材料を用いたリチウムイオン二次電
池が考案されている。この方法では、充電時、炭素質材
料にリチウムイオンが吸蔵(ドーピング)され、金属リチ
ウムと同電位になり金属リチウムの代わりに負極に使用
することができることを利用したものである。また、放
電時にはドープされたリチウムイオンが負極から放出
(脱ドーピング)されて元の正極材料に戻る。このよう
な、リチウムイオンをドーピング可能な炭素質材料を負
極として用いた場合には、デンドライト生成の問題も小
さく、また金属リチウムが存在しないため、安全性にも
優れており、現在、活発に研究が行われている。

【０００４】このように、リチウムイオン二次電池は、
正極から放出されたリチウムイオンが負極の炭素材料に
吸蔵されることにより充電され、電位差を発現する。

【０００５】上記の炭素質材料へのリチウムイオンのド
ーピングを利用した電極を利用した二次電池としては、
特開昭57-208079、特開昭58-93176、特開昭58-192266、
特開昭62-90863、特開昭62-122066、特開平2-66856等が
公知であり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極
体の形状としては、正極シート、負極シート、セパレー
タをスパイラル状に巻き込んだ形状が一般的である。

【０００６】しかしながら、スパイラル状の電極体を用
いる場合、正極、負極のそれぞれの電極シートが渦巻き
状に変形し、正極シート、負極シートともに外周面では
電極材料に引張りの力がかかり、反対に内周面は圧縮の
力がかかる。従って、電極材料は平板の状態で塗布され
るにもかかわらず、外周面では電極材料は引き延ばさ
れ、内周面の電極材料は縮められる。

【０００７】したがって、平板の状態で外周面と内周面
が同一の塗布量で塗布されたスパイラル状電極体では、
外周面では電極材料は引き延ばされるので、スパイラル
状態での単位面積当たりの塗布量が減少する。このた
め、正極外周面では、正極にかかる負担が大きくなり正
極電位が上昇して、正極活物質や電解液の分解を招く危
険性が生じる。また、内周面では電極材料は縮められる
ので、スパイラル状態での単位面積当たりの塗布量が増
加し、正極内周面では、正極活物質量が過剰になるの
で、正極から放出されるリチウムイオンが負極で吸蔵し
きれなくなりリチウムイオンが樹枝状金属（デンドライ
ト）となって析出して短絡の原因となる。

【０００８】さらに、スパイラル電極では、外周面で引
き延ばされる分を考慮して、スパイラル状態での正極、
負極の充放電特性、とくにイオンの移動速度や電気当量
比（バランス）を適正にする必要があるので、通常、外
周面の塗布量を内周面よりも多くする方法が採られてい
る。しかしながら、電極体をスパイラル状に巻回した場
合、スパイラル中心部から外周にわたる全域で電気当量
比を適正にすることができず、部分的なデントライトの
析出を生じ、サイクル特性や安全性を損なっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サイ
クル特性が良好で、安全性の高い電池を製造することで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高容量か
つサイクル特性が良好で、安全性の高い電池を検討した
結果、本発明を達成した。

【００１１】すなわち、本発明は、正極シート、負極シ
ートをスパイラル状に巻回してなる電極体を用いた電池
において、正極シート、負極シートの少なくともひとつ
の電極シートの少なくともひとつの面に塗布された電極
材料量が電極シート長さ方向で変化することを特徴とす
る電池に関する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、電極材料の塗布量をス
パイラルの中心部から外周にいたるまで変化させること
により、対向する正極と負極バランスをスパイラルの曲
率に応じた最適状態にするものである。

【００１３】すなわち、電池の中心部に近い部分ほどス
パイラルの曲率が大きく、例えば、スパイラル状電極の
最内周面では曲率が大きいので電極材料が縮められる割
合が大きい。また、スパイラル状電極の最外周は、相対
的に曲率が小さいので、電極材料が延ばされる程度が小
さい。そこで、スパイラルの曲率に応じて最適なバラン
スを得るため、電極材料の塗布量を電極シートの長さ方
向で変化させることにより最適バランスとなることを見
出した。

【００１４】さらに、少なくともひとつの外周面に塗布
された電極材料量は、スパイラル状電極体中心側ほど大
きくなることが好ましく、少なくともひとつの内周面に
塗布された電極材料量が、電極体中心側ほど小さくなる
ことが好ましい。

【００１５】本発明では、電極材料の塗布量は、それぞ
れのスパイラルの曲率にあわせて連続的に変化するのが
望ましく、その例を図１に示した。

【００１６】さらに、例えば、図２に示したように、電
極シート長さ方向で段階的に活物質量を変化させる方法
によっても、本発明に供することができる。

【００１７】電極材料の塗布量の変化率は、電極体中心
方向ほど大きくなることが望ましく、スパイラルの曲率
に対応させて塗布量の変化率を変化させることがさらに
好ましい。スパイラルの曲率変化に応じて電極体中心方
向ほどが塗布量の変化率が大きくなる方が好ましい。

【００１８】本発明の電極材料の塗布量を変化させる手
法は、正極シートと負極シートのどちらに適用すること
も、もしくは両方に適用することも可能であり、電池の
最適条件を考慮して適用範囲を選ぶことができる。

【００１９】本発明では、電極シート上の電極材料の塗
布量を変化させることによって達成されるが、電極シー
ト上に塗布された電極体の厚さの差が極端に大きくなる
とイオンや電子の移動を妨げられる場合があるので、電
極材料の塗布厚さの変化量は過度に差が生じないように
することが好ましい。

【００２０】本発明における電極材料の塗布方法は特に
制限はないが、シート長さ方向で電極材料量を変化させ
る機能を有したコーターを用いることが好ましい。この
場合、ナイフコーターのクリアランスを長さ方向で変化
させて、電極材料の塗布量を変化させることがより好ま
しい。さらに、電極材料供給装置からの吐出量を変化さ
せることも好ましい。

【００２１】さらに、複数回にわたって電極材料を塗布
する方法も好ましい電極材料の塗布方法である。図３に
複数回にわたって塗布を行った場合の例を示した。複数
回にわたって塗布を行う場合、それぞれの１回あたりの
塗布長さは特に限定されず、任意の塗布長さで塗布厚さ
を変化させることが可能であり、さらに、電極シート長
さ方向で電極体中心方向ほど全体的な塗布厚さの変化が
大きくなることが望ましい。

【００２２】電極材料を集電体に塗布する方向は、特に
限定されず、塗布装置の状況に応じて最適の方法が選ば
れ、シート長さ方向に電極材料量を塗布することも、シ
ート幅方向に電極材料量を塗布することもできる。

【００２３】集電体の片面に電極材料を塗布する場合、
２枚の集電体を重ね合わせるることによって両面に塗布
した場合と同じ形態をとることができる。ただし、片面
塗布の場合、電極シートの熱処理やプレスをおこないに
くく、スパイラル状に巻回する際に巻きずれを起こしや
いので、集電体の両面に電極材料を塗布することが望ま
しい。

【００２４】本発明に用いられる電池は、スパイラル状
に巻回された電極体を使用する電池であれば特に制限は
ないが、高エネルギー密度を要求する携帯用機器搭載用
の電池としては、負極材料としてアルカリ金属を用いた
電池や、炭素質材料へのカチオンあるいはアニオンのド
ーピングを利用した二次電池が効果的である。

【００２５】これらの電池の場合、すなわち、アルカリ
金属塩を含む非水電解液二次電池に用いる場合には、ア
ルカリ金属やカチオンがドープされる炭素質材料を負極
に、アニオンがドープされる材料を正極に用いることと
なる。

【００２６】このようにして得られた電極材料は、各種
電池の活電極として利用可能であり、一次電池、二次電
池などに利用されているが、特に限定されない。この中
で、二次電池の電極に好ましく用いられる。特に好まし
い二次電池としては、過塩素酸リチウム、硼フッ化リチ
ウム、６フッ化リン・リチウムのようにアルカリ金属塩
を含む非水電解液を用いた二次電池を挙げることができ
る。

【００２７】本発明では正極に塗布される電極材料とし
て、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末などの炭素
質材料、フッ化カーボン、金属あるいは金属酸化物など
の無機化合物や有機高分子化合物などを用いることがで
きる。

【００２８】さらに、本発明では正極に塗布される電極
材料として、通常の二次電池において用いられる正極活
物質を挙げることができる。このような正極活物質とし
ては、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カ
ルコゲンなどの無機化合物、ポリアセチレン、ポリパラ
フェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、
ポリピロール、ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジ
スルフィド結合を有する架橋高分子、塩化チオニルなど
が挙げられる。本発明では電解質としてリチウム塩が好
ましく用いられるが、この場合には、コバルト、ニッケ
ル、マンガン、モリブデン、バナジウム、クロム、鉄、
銅、チタンなどの遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲン
などの遷移金属化合物が好ましく用いられる。特に、Ｌ
ｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_yＮｉ_1-x
Ｍ_xＯ₂（Ｍ：Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅのいずれか）、Ｌ
ｉ_1-x-aＡ_xＮｉ_1-y-bＢ_yＯ₂（ただし、Ａは少なくと
も、１種類のアルカリもしくはアルカリ土類金属元
素、Ｂは少なくとも１種類の遷移金属元素）は、電圧が
高く、エネルギー密度も大きいために、最も好ましく使
用される。さらに特に、Ｌｉ_1-x-aＡ_xＮｉ_1-y-bＢ_yＯ₂
は、0＜x≦0.1、0≦y≦0.3、-0.1≦a≦0.1、-0.15≦b≦
0.15（ただし、Ａ、Ｂが２種類以上の元素からなる場合
は、xはＬｉを除くアルカリもしくはアルカリ土類金属
の総モル数、yはＮｉを除く全遷移金属元素の総モル数
であり、y=0の場合はAは少なくとも１種類以上のアルカ
リ土類金属を含む）とすることにより、優れた特性の正
極材を得ることができる。また、この場合、Ａ、Ｂの種
類、数、組成を変えたり、x、y、a、bを変えた正極材を
用いることよって特性の異なる活物質を得ることが可能
であるため、非常に好適である。とくに好ましいＡとし
てはＭｇ、Ｓｒが挙げられ、ＢとしてはＣｏ、Ｆｅが挙
げられる。

【００２９】正極活物質が、金属あるいは金属酸化物な
どの無機化合物の場合は、カチオンのドープと脱ドープ
による充放電反応が生じ、有機高分子化合物の場合は、
アニオンのドープと脱ドープによる充放電反応が生じる
が、これらは必要とされる電池の正極特性に応じて適宜
選択され、特に限定されることはない。

【００３０】本発明では負極に塗布される電極材料とし
て、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末、フッ化カ
ーボンなどの炭素質材料、金属あるいは金属酸化物など
の無機化合物や有機高分子化合物などを用いることがで
きる。

【００３１】本発明では負極に塗布される電極材料とし
ては、好ましくは、炭素質材料、より好ましくは、炭素
繊維が用いられる。この場合、炭素繊維は、特に限定さ
れるものではないが、一般に有機物を繊維状に焼成した
ものが用いられる。本発明で用いられる炭素繊維として
は、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)から得られるP
AN系炭素繊維、石炭もしくは石油などのピッチから得ら
れるピッチ系炭素繊維、セルロースから得られるセルロ
ース系炭素繊維、低分子量有機物の気体から得られる気
相成長炭素繊維、ビニルアルコール、リグニン、ポリ塩
化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、
フルフリルアルコールなどを焼成して得られる炭素繊維
などが挙げられ、電極および電池の特性に応じて、その
特性を満たす炭素繊維が適宜選択される。さらに、これ
らの炭素繊維の中では、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素
繊維がより好ましく用いられる。特に、リチウムなどの
アルカリ金属塩を含む非水電解液を用いた二次電池の負
極に使用する場合には、PAN系炭素繊維が特に好まし
い。

【００３２】本発明で好ましく使用される炭素繊維の直
径は、それぞれの電極または電池の形態により適宜決め
られるが、一般的には、直径1 〜100μmの炭素繊維が好
ましくは用いられ、直径3〜20μmの炭素繊維がさらに好
ましい。また、必要に応じて直径の異なった炭素繊維を
数種類用いることも可能である。

【００３３】さらに、本発明で好ましく使用される炭素
繊維の長さは、特に制限はないが、通例、好ましくは10
0μm以下、さらに好ましくは50μm以下にする。炭素繊
維の長さが、100μmを越えるとはコーターを用いて均一
に塗布しづらくなるので好ましくはない。また、炭素繊
維の長さを炭素繊維の直径より短くすると、繊維方向に
破壊する可能性が生じるので、炭素繊維の長さは炭素繊
維直径以上であることがより好ましい。

【００３４】本発明の電池に用いられる結着材として
は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
く、特に限定されない。また、結着材を溶液やエマルジ
ョンなどの状態で使用することも可能である。結着材と
しての添加量は、電極材料中に通常0.01wt%〜40wt%で用
いられる。結着材としては、例えば、各種エポキシ樹
脂、セルロース樹脂、有機フッ素系ポリマ、およびコポ
リマ、アクリル樹脂、有機クロル系樹脂、ポリイミド、
ポリアミド、ポリカーボネートなどが挙げられる。特
に、安定性の点から有機フッ素系ポリマおよびコポリマ
が好ましく、中でもポリテトラフルオロエチレン、ポリ
フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレンポリマおよびコ
ポリマが好ましい結着材として挙げられる。

【００３５】本発明の電池に使用可能な導電材として
は、炭素材料、金属粉末などが挙げられる。導電材添加
による導電性向上の目的には正極、負極活物質の材料、
形状、粒径、および結着材の種類、配合量などによって
最適な粒径や添加量が決められるべきであるが、通常は
一次粒子径で1nm〜100μm、さらに好ましくは5nm〜20μ
mの微粒子が用いられ、また、添加量としては0.5〜30wt
％、さらに好ましくは0.7〜20wt％が用いられる。一次
粒子径が1nmを下回るものは安定して製造しにくく、ま
た、100μmを超えるものは添加効果が小さくなる傾向が
ある。一方、0.5wt％未満の添加量では添加効果が乏し
く、20wt%を超えると電極単位重量あたりの容量が低下
する傾向がある。

【００３６】このようにして得られた電極材料は、各種
の電池の電極として利用可能であり、電池の種類は特に
限定されないが、好ましは二次電池の電極に用いられ
る。特に好ましい二次電池としては、過塩素酸リチウ
ム、硼フッ化リチウム、６フッ化リン・リチウムのよう
にアルカリ金属塩を含む非水電解液を用いた二次電池を
挙げることができる。

【００３７】本発明に使用される電解液に用いられる溶
媒は、特に限定されず、従来の溶媒が用いられ、例えば
酸あるいはアルカリ水溶液、または非水溶媒などが挙げ
られる。この中で、アルカリ金属塩を含む非水電解液か
らなる二次電池の電解液の溶媒としては、プロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネ
ート、γ-ブチロラクトン、N- メチルピロリドン、アセ
トニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスル
フォキシド，テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、
ギ酸メチル、スルホラン、オキサゾリドン、塩化チオニ
ル、1,2-ジメトキシエタン、ジエチレンカーボネート、
及びこれらの誘導体や混合物などが好ましく用いられ
る。

【００３８】本発明の電池に使用される電解液に含まれ
る電解質としては、アルカリ金属のハロゲン化物、過塩
素酸塩、チオシアン塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、
砒素フッ化塩、アルミニウムフッ化塩、トリフルオロメ
チル硫酸塩などが好ましく用いられる。特にリチウム塩
は、標準電極電位が最も低いので、大きな電位差を得る
ことができるので、電解液に含まれる電解質としては、
リチウム塩を使用することがより好ましい。

【００３９】本発明で用いられるセパレータは、正極と
負極が短絡することを防止するためのものであれば特に
制限はない。電解液の浸透性がよく、電子やイオンの移
動抵抗にならないことが望ましく、代表的な素材として
は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリ
アクリレート、ポリメタクリレート、ポリスルホン、ポ
リカーボネート、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙
げられる。この中でも、とくに、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスルホンなどが強度、安全性に優れてお
り好ましい。セパレータの形状としては、多孔性膜や不
織布などが一般的にあげられるが、電池缶への充填率を
上げやすいことから、多孔性膜が好ましい。さらに、多
孔性膜は、対称膜，非対称膜が一般的であるが、強度，
安全性を向上させるために、複数種類の膜を積層した複
合膜とすることも可能である。多孔膜の空孔率は、電子
やイオンの透過性を高めるためになるべく高い方がよい
が、膜の強度低下を招く可能性があるため、素材や膜厚
に応じて決定されるべきである。一般的には、膜厚は20
〜100μm、空孔率は30〜80％が望ましい。また、孔の径
は電極シートより脱離した活物質、結着材、導電材が透
過しない範囲であることが望ましく、具体的には、平均
孔径が0.01〜1μmのものが好ましい。

【００４０】本発明における電池は、スパイラル状に巻
回された電極体を使用する電池であれば特に制限はない
が、高エネルギー密度を要求される携帯用機器搭載用の
電池としては、負極材料としてアルカリ金属を用いた電
池や、炭素質材料へのカチオンあるいはアニオンのドー
ピングを利用した二次電池が効果的である。

【００４１】アルカリ金属塩を含む非水電解液二次電池
に用いる場合には、アルカリ金属やカチオンがドープさ
れる炭素質材料を負極に、アニオンがドープされる材料
を正極に用いるのが望ましい。

【００４２】また、スパイラル状電極体を装填する電池
缶は、特に限定されるものではないが、耐腐食のため鉄
にメッキを施した電池缶、ステンレス鋼製電池缶など
が、強度、耐食性、加工性に優れるので好ましい。ま
た、各種エンジニアリングプラスチックスを使用して軽
量化をはかることも可能であり、各種エンジニアリング
プラスチックスと金属との併用も可能である。

【００４３】さらに、本発明におけるスパイラルの形状
は、必ずしも真円筒形である必要はなく、スパイラル断
面が楕円である長円筒形やスパイラル断面が長方形をは
じめとする角柱の様な形状をとってもかまわない。この
場合、電池缶も電極体の形状に応じた形状をとることが
可能である。代表的な使用形態としては、筒状で底のあ
る電池缶にスパイラル状電極体と電解液を装填し、電極
シートから取り出したリードがキャップと電池缶に溶接
された状態で封がされている形態が最も一般的な形態と
して挙げられるが、特にこの形態に限定されない。

【００４４】本発明における集電体は、好ましくは金属
が用いられ、箔状、網状、ラス状などのなどいろいろな
形態をとることが可能であるが、特に限定されるもので
はない。

【００４５】さらに、集電体から端子を取り出す方法は
特に限定されないが、リードを集電体もしくは電極材料
塗布部分に接着させる方法が一般的である。この場合、
リードの接着位置は特に制限されないが、電極材料の塗
布されていない部分に溶接するのが好ましい。電極材料
の塗布されている部分に溶接すると、電極材料が損傷せ
ず、接着性が悪いので好ましくない。

【００４６】また、電極は、各種電池の活電極として利
用可能であり、一次電池、二次電池など、どのような電
池に利用されるかは特に限定されるものではない。この
中で、二次電池の電極に好ましく用いられる。特に好ま
しい二次電池としては、過塩素酸リチウム、硼フッ化リ
チウム、６フッ化リン・リチウムのようにアルカリ金属
塩を含む非水電解液を用いた二次電池を挙げることがで
きる。

【００４７】

【実施例】以下実施例をもって本発明をさらに具体的に
説明する。ただし、本発明はこれにより限定されるもの
ではない。

【００４８】実施例１正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂を80wt％、結着材として
ポリフッ化ビニリデン(呉羽化学株式会社製、KF1100)5w
t％、導電材として人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、
SP-20)15wt％を用い、アルミニウム箔(厚さ20μm)を集
電体として、外周面は活物質塗布量を最外周端200g/m²
から最内周端210 g/m²まで直線的に変化させ、内周面は
活物質塗布量最外周端195g/m²から最内周端185g/m²まで
直線的に変化させた正極を作製した。150℃の熱処理を
行った後、500kgf/cmの圧力でプレスを行い、正極シー
トを得た。

【００４９】負極活物質としてPAN系炭素繊維(東レ株式
会社製、トレカT300)を短繊維化したものを用い、正極
と同じ結着材、導電材を外周面、内周面とも正極と同じ
比率で混練した。銅箔(厚さ10μm)を集電体として活物
質塗布量が外周面、内周面ともに70g/m²となるように塗
布した。塗布後、正極と同様に熱処理、プレスを行い、
負極シートを得た。

【００５０】これらの正極シート、及び、負極シート
を、多孔質ポリプロピレンフィルム(ダイセル化学株式
会社製、セルガード#2500)のセパレータを介して重ね合
わせ、巻回することによって円筒状の電極体を得た。こ
の電極体を内容積5ccの電池缶に装填し、電解液として
１Ｍ硼弗化リチウムを含有するジメチルカーボネートを
用いた電池を作製した。

【００５１】この電池を、充電電流400mA、定電圧値4.2
V、充電時間2.5時間で定電流定電圧充電し、放電電流20
0mA、放電終止電圧2.5Vで容量試験を行ったところ、電
池容量は初回382mAhで、100サイクル経過後の容量保持
率は87％であった。さらに、100サイクルの充放電試験
終了後、電池を解体し、7Ｌｉ高速ＭＡＳ固体ＮＭＲを
用いて負極シート上の金属リチウムの検出を行ったとこ
ろ、金属リチウムの析出は認められなかった。

【００５２】実施例２外周面の正極活物質量は最外周端205g/m²から最内周端2
10g/m²まで直線的に変化させ、内周面の正極活物質量は
最外周190g/m²から最内周185g/m²まで直線的に変化させ
た。さらに、外周面の負極活物質量は最外周端73g/m²か
ら最内周端70g/m²まで直線的に変化させ、内周面の負極
活物質量は最外周端67g/m²から最内周端70g/m²まで直線
的に変化させた。その他の条件は実施例１と同様の電池
を作製し、実施例１と同条件で容量試験を行ったとこ
ろ、電池容量は初回390mAhで、100サイクル経過後の容
量保持率は90％であった。さらに、100サイクルの充放
電試験終了後、電池を解体し、負極シート上の金属リ
チウムの検出を行ったところ、金属リチウムの析出は認
められなかった。

【００５３】比較例１正極の活物質量が外周面、内周面ともに200g/m²とし、
それぞれの面での電極材料の塗布量はシート長さ方向で
一定にした他は実施例１と同様の電池を作製し、実施例
１と同条件で容量試験を行ったところ、電池容量は初回
360mAhで、100サイクル経過後の容量保持率は73％であ
った。さらに100サイクルの充放電試験終了後、電池を
解体し、負極シート上の金属リチウムの検出を行ったと
ころ、負極シート外周面上に金属リチウムの析出が認め
られた。

【００５４】

【発明の効果】正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートの少なくともひとつの面に塗布された
電極材料量が電極シート長さ方向で変化することによ
り、外周面での電極材料に亀裂が生じる可能性を著しく
低減し、サイクル特性が良好で、安全性の高い電池を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極シートの断面図の一例である。

【図２】電極シートの断面図の一例である。

【図３】電極シートの断面図の一例である。

【符号の説明】

１:集電体２:電極材料（内周面の内周方向）３:電極材料（内周面の外周方向）４:電極材料（外周面の内周方向）５:電極材料（外周面の外周方向）６:リード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極シート、負極シートをスパイラル状
に巻回してなる電極体を用いた電池において、正極シー
ト、負極シートの少なくともひとつの電極シートの少な
くともひとつの面に塗布された電極材料量が電極シート
長さ方向で変化することを特徴とする電池。
【請求項２】少なくともひとつの外周面に塗布された
電極材料量が、電極体中心側ほど大きくなることを特徴
とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】少なくともひとつの内周面に塗布された
電極材料量が、電極体中心側ほど小さくなることを特徴
とする請求項１に記載の電池。
【請求項４】少なくともひとつの面に塗布された電極
材料量の塗布量の変化率が、電極体中心側ほど大きくな
ることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項５】少なくともひとつの面に塗布された電極
材料量が、連続的に変化することを特徴とする請求項１
に記載の電池。
【請求項６】少なくともひとつの面に塗布された電極
材料量が、段階的に変化することを特徴とする請求項１
に記載の電池。
【請求項７】リチウム塩を電解質とすることを特徴と
する請求項１に記載の電池。
【請求項８】正極に塗布される電極材料に遷移金属化
合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の電池
【請求項９】負極に塗布される電極材料に炭素質材料
を含有することを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項１０】炭素質材料が炭素繊維であることを特
徴とする請求項９に記載の電池。
【請求項１１】炭素繊維がポリアクリロニトリル系炭
素繊維であることを特徴とする請求項１０に記載の電
池。
【請求項１２】炭素繊維の直径が１μm〜１００μm、
長さが１００μm以下であることを特徴とする請求項１
１に記載の電池。
【請求項１３】炭素繊維の長さが該炭素繊維の直径以
上であることを特徴とする請求項１２に記載の電池。
【請求項１４】シート長さ方向で電極材料量を変化さ
せる機能を有したコーターを用いて請求項１に記載の電
池を得ることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項１５】電極材料量を複数回塗布することによ
り、シート長さ方向で電極材料量を変化させて請求項１
に記載の電池を得ることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項１６】シート長さ方向に電極材料量を塗布す
ることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載
の電池の製造方法。
【請求項１７】シート幅方向に電極材料量を塗布する
ことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の
電池の製造方法。