JPWO2016174992A1

JPWO2016174992A1 - 二次電池

Info

Publication number: JPWO2016174992A1
Application number: JP2017515451A
Authority: JP
Inventors: 八木　陽心; 陽心八木; 直子月森; 拓是森川
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-12-28
Also published as: WO2016174992A1

Abstract

充放電に伴う捲回電極群における電解液の枯渇を抑制する。二次電池は、軸芯に電極およびセパレータを捲回した捲回電極群を有する。軸芯は、樹脂から成る剛体部と、剛体部よりも弾性率が低い樹脂から成る弾性部とを有し、弾性部は、最内周のセパレータと剛体部との間に配置されている。

Description

本発明は、二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池などの二次電池の電池内部では電池缶内に収容されている電極材料が充放電に伴って膨張・収縮する。電極材料が膨張した際、電極内の空隙やセパレータの空隙が潰され、その部分に満たされていた電解液が電極外へ押し出される。押し出された電解液は、電極材料が収縮した際に、完全に元の位置に戻ることができない。このため、充放電が繰り返されると徐々に電解液が枯渇する。その結果、電解液中のリチウムイオンの動きが低下したり、活物質との授受能力が低下したりするため、容量や出力などの性能が低下する。

電極材料の膨張・収縮に伴う電解液の枯渇を抑制する方法として、金属製の軸芯（放熱プレート）に捲回された捲回電極群（電極体）の捲回内周の内側に軽量で硬質なポリプロピレンからなる樹脂シートを設け、樹脂シートのクッション性により、捲回電極群の膨張・収縮を緩和する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１０−０５５８８７号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、充放電に伴う捲回電極群における電解液の枯渇の抑制が不十分であり、改善の余地があった。

本発明に係る二次電池は、軸芯に電極およびセパレータを捲回した捲回電極群を有する二次電池であって、前記軸芯は、樹脂から成る剛体部と、前記剛体部よりも弾性率が低い樹脂から成る弾性部とを有し、前記弾性部は、最内周のセパレータと前記剛体部との間に配置されている。

本発明によれば、充放電に伴う捲回電極群における電解液の枯渇を抑制することができる。

第１の実施の形態に係る二次電池の構成を示す断面模式図。軸芯を示す図。捲回電極群の一部を切断した状態の斜視図。捲回電極群の終端側を展開した状態の平面図。（ａ）は比較例に係る捲回電極群の充電時および放電時の要部拡大断面模式図、（ｂ）は第１の実施の形態に係る捲回電極群の充電時および放電時の要部拡大断面模式図。比較例に係る二次電池内の電解液を示す断面模式図。第２の実施の形態に係る軸芯の斜視図および二次電池の構成を示す断面模式図。剛体部に固定される弾性部を示す拡大断面模式図。第３の実施の形態に係る軸芯を示す斜視図および第３の実施の形態の変形例に係る軸芯を示す側面模式図。（ａ）は第４の実施の形態に係る軸芯を示す斜視図。（ｂ）は軸芯の中心軸（捲回軸Ｘ）に直交する平面で切断した断面模式図。第５の実施の形態に係る二次電池の外観斜視図。第５の実施の形態に係る二次電池の構成を示す分解斜視図。第５の実施の形態に係る捲回電極群を示す斜視図および側面模式図。第５の実施の形態に係る軸芯を示す図。第５の実施の形態に係る二次電池の内部構造を示す断面模式図。変形例に係る軸芯を示す斜視図。変形例に係る軸芯を示す模式図。

以下、図面を参照して、本発明をリチウムイオン二次電池（以下、単に二次電池と記す）に適用した実施の形態について説明する。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態に係る二次電池１００の構成を示す断面模式図である。図１に示すように、二次電池１００は、電池容器、電池容器内に収容される捲回電極群１０４および電解液を備えている。電池容器は、ステンレス製であり、一端が開口された有底円筒状の電池缶１０１と、開口を封止する電池蓋ユニット１２０とを有している。以下、説明の便宜上、電池蓋ユニット１２０側を二次電池１００の上側、電池缶１０１の底面側を二次電池１００の下側として説明する。

充放電要素である捲回電極群１０４は、軸芯１０９に対して、正極電極１４１と負極電極１４２とを第１セパレータ１４３ａおよび第２セパレータ１４３ｂを介して、軸芯１０９の中心軸である捲回軸Ｘを中心に捲回することによって形成される。本実施の形態に係る捲回電極群１０４は、渦巻き状に捲回されて、円筒形状とされている。つまり、捲回電極群１０４は、捲回軸Ｘ周りの３６０度の範囲、すなわち全周に亘って外周面が湾曲している湾曲部として構成されている。

図２は軸芯１０９を示す図である。図２（ａ）は軸芯１０９の斜視図であり、分かりやすいように弾性部１０８にハッチングを施している。図２（ｂ）は軸芯１０９の中心軸（捲回軸Ｘ）に直交する平面で切断した断面模式図である。図２（ｃ）は軸芯１０９の中心軸（捲回軸Ｘ）に平行、かつ中心軸（捲回軸Ｘ）を含む平面で切断した断面模式図である。

図２に示すように、軸芯１０９は、捲回軸Ｘ方向に沿う中空部を有する細長い円筒形状（中空円柱状）に形成されている。軸芯１０９は、円筒状の剛体部１０７と、剛体部１０７の外周面を覆うように設けられた弾性部１０８とを有している。剛体部１０７は、ポリプロピレンなどの樹脂材料から成る。弾性部１０８は、外周面が捲回方向に沿う湾曲面とされた円筒状であり、以下に示すような樹脂材料から成る。

弾性部１０８の樹脂材料としては、連続気泡ポリエチレンフォーム、ポリエチレン、フッ素樹脂などから選択できる。その他、弾性部１０８の樹脂材料として、耐有機電解液性を有するウレタンフォームやブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどを選択することもできる。弾性部１０８の材料に多孔性材料を採用することで、弾性部１０８の弾性率をさらに低くしたり、弾性部１０８に保液性を持たせることもできる。さらに、耐有機溶剤性を持ったポリオレフィン繊維などの不織布等も弾性部１０８の材料として採用可能である。弾性部１０８の厚みとしては、後述する電極の膨張量を考慮し、かつ弾性部１０８の収縮量を考慮して、０．０５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度が適当である。

本実施の形態では、圧縮弾性率（ヤング率）が１〜４０ＭＰａ程度の樹脂材料を弾性部１０８の材料として採用した。剛体部１０７の圧縮弾性率（ヤング率）は５０００ＭＰａ程度であるため、弾性部１０８の弾性率は剛体部１０７の弾性率に比べて十分に低い。

軸芯１０９の捲回軸Ｘ方向（長手方向）の両端部は、弾性部１０８が被覆されておらず、剛体部１０７が露出した露出部とされている。

図３は捲回電極群１０４の一部を切断した状態の斜視図であり、図４は捲回電極群１０４の終端側を展開した状態の平面図である。図３および図４に示すように、正極電極１４１は、たとえば、厚さ１５μｍ程度のアルミニウム箔やアルミニウム合金箔等からなる正極箔１４５の表裏両面に正極活物質合剤の層（以下、正極合剤層１４７と記す）が形成されたものである。正極合剤層１４７は、正極箔１４５の一側縁に、正極箔１４５が露出された正極合剤未処理部（以下、正極未塗工部と記す）が形成されるように正極箔１４５に正極活物質合剤が塗工されてなる。

正極合剤層１４７は、正極活物質に導電剤および結着剤（バインダ）を加えて混練し、これに有機分散溶媒を添加、混練したスラリを正極箔１４５の表裏両面に所定幅で塗布し、乾燥、プレス加工を経て形成される。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物である。正極未塗工部は、一部が切り欠かれて、図示するように正極リード片（以下、正極タブ１４５ｔと記す）が複数形成される。

負極電極１４２は、たとえば、厚さ１０μｍ程度の圧延銅箔や圧延銅合金箔等からなる負極箔１４６の表裏両面に負極活物質合剤の層（以下、負極合剤層１４８と記す）が形成されたものである。負極合剤層１４８は、負極箔１４６の一側縁に、負極箔１４６が露出された負極合剤未処理部（以下、負極未塗工部と記す）が形成されるように負極箔１４６に負極合剤が塗工されてなる。

負極合剤層１４８は、負極活物質に結着剤（バインダ）を加えて混練し、これに有機分散溶媒を添加、混練したスラリを負極箔１４６の表裏両面に所定幅で塗布し、乾燥、プレス加工を経て形成される。負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な天然黒鉛、人造の各種黒鉛材等の炭素材である。負極未塗工部は、一部が切り欠かれて、図示するように負極リード片（以下、負極タブ１４６ｔと記す）が複数形成される。

結着剤としては、たとえば、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）を採用できる。分散溶媒としては、非水溶媒および水溶媒のいずれも使用可能である。

捲回電極群１０４を形成するには、軸芯１０９に先端部を溶着させた第１セパレータ１４３ａと第２セパレータ１４３ｂの間に、それぞれ、負極電極１４２の巻始め側端部を、正極電極１４１の巻始め側端部よりも内側に位置するように配置して捲回する。この場合、正極未塗工部と負極未塗工部とは、幅方向（捲回方向に直交する方向）の反対側の側縁に位置するように配置する。負極合剤層１４８の幅は、正極合剤層１４７の幅よりも広く形成されている。

なお、第１セパレータ１４３ａおよび第２セパレータ１４３ｂは、同様の構成であるので、以下、総称してセパレータ１４３とも記す。セパレータ１４３は絶縁性を有し、リチウムイオンが通過可能なポリエチレン系微多孔質材料からなり、厚さは２５μｍ程度である。セパレータ１４３の圧縮弾性率（ヤング率）は、たとえば２００ＭＰａ程度であり、上述した軸芯１０９の剛体部１０７の弾性率よりも低く、弾性部１０８の弾性率よりも高い。

上述した軸芯１０９の弾性部１０８は、正極合剤層１４７における捲回軸Ｘ方向の領域に対向する位置に設けられている。図４に示すように、弾性部１０８の捲回軸Ｘ方向の長さＷＥは、正極合剤層１４７の捲回軸Ｘ方向の長さＷＰよりも長く、弾性部１０８の上端は正極合剤層１４７の上端よりも上方に位置し、弾性部１０８の下端は正極合剤層１４７の下端よりも下方に位置している。したがって、捲回軸Ｘから捲回軸Ｘと直交する方向（径方向）を見たときに、弾性部１０８の投影面は、正極合剤層１４７の投影面の全体を覆うことになる。

図１を参照して、電池容器内の各構成部材について説明する。図１に示すように、上側に正極タブ１４５ｔが配置され、下側に負極タブ１４６ｔが配置されるように、捲回電極群１０４が電池容器内に収容される。

軸芯１０９の上端部の内周には、中空部よりも径大の溝１０９ａが形成され、この溝１０９ａに後述の正極集電リング１０５に設けられた下部筒部１５２が圧入されている。軸芯１０９の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１０９ｂが形成され、この段部１０９ｂが後述の負極集電リング１０６に設けられた内周筒部１６２の開口に圧入されている。

正極集電リング１０５は、円板状の基部と、基部の中央部から軸芯１０９側に向かって突出する下部筒部１５２と、基部の外周縁から電池蓋１０２側に突出する上部筒部１５１とを有する。正極電極１４１に設けられた複数の正極タブ１４５ｔは、変形され、重なり合って、正極集電リング１０５の上部筒部１５１の外周面に超音波溶接により接続されている。

正極集電リング１０５と後述の電池蓋ユニット１２０との間には、正極リード板１５９（正極集電部材の一部）が配置されている。正極リード板１５９は、一端が正極集電リング１０５に溶接され、他端が電池蓋ユニット１２０の下面を構成するケース１２２に溶接されている。正極リード板１５９は、複数枚のアルミニウム製のリボン（金属箔）が重ね合わされて構成されたフレキシブルな導電部材である。

負極集電リング１０６は、円板状の基部と、基部の中央部から電池缶１０１の底部側に向かって突出する内周筒部１６２と、基部の外周縁から電池缶１０１の底部側に突出する外周筒部１６１とを有する。負極電極１４２に設けられた複数の負極タブ１４６ｔは、変形され、重なり合って、負極集電リング１０６の外周筒部１６１の外周面に超音波溶接により接続されている。

負極集電リング１０６と電池缶１０１の底部との間には、負極リード板１６９が配置されている。負極リード板１６９は、断面逆ハット状であり、軸芯１０９の下方で電池缶１０１の底部に接する円形凹部１６９ａと、円形凹部１６９ａの開口周縁から外方に延在する円環状のフランジ１６９ｂとを備えている。負極リード板１６９は、フランジ１６９ｂが負極集電リング１０６に溶接され、円形凹部１６９ａの底部が電池缶１０１の底部に溶接されている。

電池蓋ユニット１２０は、絶縁性を有するガスケット１２９を介して電池缶１０１に固定される。本実施の形態では、電池缶１０１の上端部が電池蓋ユニット１２０の外周部を挟むようにかしめられることで、電池蓋ユニット１２０が電池缶１０１に固定されている。

電池蓋ユニット１２０は、電池蓋１０２と、安全弁（ガス排出弁）１２３と、弁押え部材１２４と、ケース１２２とを備えている。ケース１２２は、アルミニウム合金製であり、正極集電リング１０５に対向して配置されている。

ケース１２２は、周縁部が安全弁１２３と電池蓋１０２とを挟むようにかしめられ、電池蓋１０２と安全弁１２３とを保持している。ケース１２２は、中心部に捲回電極群１０４側に窪んだ凹部を有しており、凹部には弁押え部材１２４が配置されている。弁押え部材１２４は、ケース１２２の凹部の底板と安全弁１２３との間に配置され、安全弁１２３を下側から支持している。

安全弁１２３には彫り込み等の脆弱部が設けられている。安全弁１２３は、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに、脆弱部が開裂して、電池内部で発生したガスを外部に放出することで、電池容器内の圧力を低減させる。電池内部で発生したガスを外部に排出するために、ケース１２２の凹部の底板や正極集電リング１０５、電池蓋１０２のそれぞれには１以上の開口が形成されている。

正極電極１４１は、正極集電リング１０５、正極リード板１５９、ケース１２２を介して電池蓋１０２に電気的に接続されている。このため、電池蓋１０２が、正極外部出力端子として機能する。負極電極１４２は、負極集電リング１０６、負極リード板１６９を介して電池缶１０１の底部に電気的に接続されている。このため、電池缶１０１の底部が、負極外部出力端子として機能する。

二次電池１００内には、図示しない非水電解液が注液されており、捲回電極群１０４は非水電解液に浸潤されている。非水電解液には、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＥＣ）との混合有機溶媒中に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの割合で溶解したものを用いることができる。

本実施形態に係る二次電池１００の組立手順について説明する。セパレータ１４３として、第１セパレータ１４３ａおよび第２セパレータ１４３ｂを準備する。第１セパレータ１４３ａおよび第２セパレータ１４３ｂの最も内側の側縁部を軸芯１０９に接着する。

第１セパレータ１４３ａと第２セパレータ１４３ｂを軸芯１０９に１〜数周捲回し、第２セパレータ１４３ｂと第１セパレータ１４３ａとの間に負極電極１４２を挟み込み、所定角度、軸芯１０９を捲回する。その後、第１セパレータ１４３ａと第２セパレータ１４３ｂとの間に正極電極１４１を挟み込む。この状態で、所定の巻数分、捲回して渦巻き状の捲回電極群１０４を作製する。

図３に示すように、最内周側に第１セパレータ１４３ａおよび第２セパレータ１４３ｂが捲回され、その外側に、負極電極１４２、第１セパレータ１４３ａおよび正極電極１４１、第２セパレータ１４３ｂが順に積層される。

すなわち、最内周において、第１セパレータ１４３ａが軸芯１０９の弾性部１０８の湾曲面（外周面）に接している。最内周側の第１セパレータ１４３ａの外周面には、第２セパレータ１４３ｂが接している。この第２セパレータ１４３ｂの外側には負極電極１４２が位置し、その外側に第１セパレータ１４３ａが位置している。この第１セパレータ１４３ａの外側には正極電極１４１が位置し、その外側に第２セパレータ１４３ｂが位置している。

捲回電極群１０４の最外周では、負極電極１４２を覆うように第１セパレータ１４３ａが捲回されている。最外周の第１セパレータ１４３ａは、捲回電極群１０４が捲き解かれないように、巻き止めテープ（不図示）で止められる。

正極電極１４１と負極電極１４２との間には、セパレータ１４３が介在されているため、正極電極１４１と負極電極１４２とが直接接することは無い。なお、捲回の際、正極タブ１４５ｔおよび負極タブ１４６ｔが、それぞれ捲回電極群１０４の互いに反対側の両端に配置されるようにする。

正極集電リング１０５および負極集電リング１０６をそれぞれ軸芯１０９の両端部に固定する。正極タブ１４５ｔを正極集電リング１０５の上部筒部１５１に密着させて、超音波溶接する。負極タブ１４６ｔを負極集電リング１０６の外周筒部１６１に密着させて、超音波溶接する。なお、負極リード板１６９は、予め負極集電リング１０６に溶接されている。

捲回電極群１０４と電池容器とが直接接触しないように、絶縁シートを捲回電極群１０４の外周面を覆うように、１周以上巻く。絶縁シートには、たとえば、基材がポリイミドでその片面にヘキサメタアクリレートからなる粘着剤を塗布したものを採用できる。

正負極集電リングが捲回電極群１０４の軸芯１０９に固定されてなる電極群ユニットを負極集電リング１０６側が電池缶１０１の底部側に配置されるように、電極群ユニットを電池缶１０１に挿入する。このとき、円環状のスペーサ１６８を負極集電リング１０６と電池缶１０１の底部との間に配置する。

負極リード板１６９を電池容器に溶接し、電池缶１０１の上部開口から非水電解液を電池缶１０１内に所定量注液する。注液作業では、たとえば電池容器内部を減圧し、所定量の電解液を注入する。所定時間が経過すると、捲回電極群１０４の内部全域に電解液が含浸される。その後、ガスケット１２９を介して電池蓋ユニット１２０と電池缶１０１の上端部とをかしめて固定する。これにより、円筒形の二次電池１００が組み立てられる。組み立てられた二次電池１００に初充電を行い電池としての機能を付与することによって、二次電池１００が完成する。

ところで、リチウムイオン二次電池では捲回電極群１０４が有する電極材料（たとえば負極活物質、正極活物質等）が充放電に伴ってその体積が膨張・収縮する。電極材料が膨張した際、電極内の空隙やセパレータの空隙が潰され、その部分に満たされていた電解液が電極外へ押し出される。押し出された電解液は、電極材料が収縮した際に、完全に元の位置に戻ることができない。このため、充放電が繰り返されると徐々に電解液が枯渇する。その結果、電解液中のリチウムイオンの動きが低下したり、活物質との授受能力が低下したりするため、容量や出力などの性能が低下する。

図５（ａ）を参照して捲回電極群１０４における液枯れのメカニズムを説明する。図中、白抜きの多角形および楕円により、負極活物質および正極活物質を模式的に表している。なお、以下の説明では、便宜上、正極合剤層１４７および負極合剤層１４８のうち、相対的に膨張率および収縮率の大きい負極合剤層１４８に着目して説明する。図５（ａ）は比較例に係る捲回電極群９０４の充電時（図示右側）および放電時（図示左側）の要部拡大断面模式図である。比較例に係る捲回電極群９０４は、軸芯９０９が剛体部１０７のみで構成され、弾性部１０８を備えていない。リチウムイオン二次電池は、充電時に負極活物質が大きく膨張する。しなしながら、図５（ａ）に示す比較例のように、軸芯９０９が剛体部１０７のみで構成されている場合、負極合剤層１４８が捲回電極群１０４の径方向内側へ膨張することが抑制される。

なお、正極箔１４５の圧縮弾性率（ヤング率）は、たとえば７０ＧＰａ程度であり、負極箔１４６の圧縮弾性率（ヤング率）は、たとえば１３０ＧＰａ程度である。これに対して、正極合剤層１４７の圧縮弾性率（ヤング率）は、たとえば１〜２ＧＰａ程度であり、負極合剤層１４８の圧縮弾性率（ヤング率）は、たとえば０．５〜１ＧＰａ程度である。

正極箔１４５および負極箔１４６は、樹脂材料や正極合剤層１４７、負極合剤層１４８に比べて弾性率が高い。つまり、正極箔１４５および負極箔１４６は、負極合剤層１４８が膨張する際に伸びにくい性質を有している。このように、伸びにくい正極箔１４５および負極箔１４６は、捲回作業時に張力が付与された状態で軸芯９０９に渦巻き状に捲回されるので、負極合剤層１４８が捲回電極群１０４の径方向外側へ膨張することも抑制される。

上述のとおり、負極合剤層１４８は、剛体部１０７および正極箔１４５、負極箔１４６によって、径方向内側および外側への膨張が抑制される。このため、負極合剤層１４８は、負極合剤層１４８が有する空隙を潰すように膨張する。

なお、負極合剤層１４８と剛体部１０７との間や、負極合剤層１４８と正極合剤層１４７との間にはセパレータ１４３が介在されているので、負極合剤層１４８は僅かに径方向内側および外側への膨張が許容されている。このため、負極合剤層１４８が膨張する際、セパレータ１４３が有する空隙も潰されることになる。

本実施の形態では、捲回電極群１０４が全周に亘って湾曲しており、正極箔１４５および負極箔１４６に対して周方向の引張力が作用する。その結果、正極合剤層１４７や負極合剤層１４８には、正極箔１４５や負極箔１４６によって内側（捲回軸Ｘ側）に押圧される力が作用する。この押圧力は、捲回電極群１０４の内側（捲回軸Ｘ側）になるほど、より狭い範囲に集中して作用することになる。つまり、正極合剤層１４７や負極合剤層１４８に対して作用する圧力は、捲回電極群１０４の捲回中心に近づくほど大きくなる。

負極合剤層１４８内の空隙やセパレータ１４３の空隙が潰されると、空隙に満たされていた電解液が押し出される。空隙から押し出された電解液は、捲回軸Ｘ方向外側に向かって移動し、捲回電極群１０４の外部へ押し出される。図６は、比較例に係る二次電池９００内の電解液を示す断面模式図である。図６（ａ）は、二次電池９００を縦置きした場合、すなわち捲回軸Ｘが鉛直方向に平行となるように二次電池９００が配置された場合を示している。この場合、電解液の液面ＷＬが、捲回電極群１０４の正極、負極合剤層やセパレータの下端面よりも下側に位置する場合がある。

このような場合、充電時に捲回電極群１０４から押し出された電解液は、放電時に捲回電極群１０４内に戻ることができず、充放電が繰り返されることで、徐々に捲回電極群１０４内の電解液が枯渇する。

なお、電解液の液面ＷＬが、捲回電極群１０４の正極、負極合剤層やセパレータの下端面よりも上側に位置した場合であっても、以下の理由（ｉ）（ｉｉ）により、電解液が捲回電極群１０４内に完全に元の位置に戻ることができない。（ｉ）放電時における収縮の際に、重力に抗して電解液が捲回電極群１０４内に吸い込まれることになる。（ｉｉ）膨張時にセパレータと正負極合剤層とが密着し、収縮時に密着された部分が剥がれずに密着状態が維持される部分が発生してしまうと、電解液が捲回電極群１０４内に戻る流路における抵抗が増加する。

図６（ｂ）は、二次電池９００を横置きした場合、すなわち捲回軸Ｘが水平方向に平行となるように二次電池９００が配置された場合を示している。この例では、電解液の液面ＷＬは、図示するように、捲回軸Ｘよりも下側に位置している。このため、液面ＷＬよりも上側では、押し出された電解液が捲回電極群１０４内に戻ることができず、充放電が繰り返されることで、徐々に捲回電極群１０４内の電解液が枯渇する。

捲回電極群１０４の下部では、放電時における捲回電極群１０４の収縮の際に、電解液が捲回電極群１０４内に吸い込まれる。しかしながら、上記（ｉｉ）と同様に、電解液が捲回電極群１０４内に戻る流路における抵抗が増加することに起因して、捲回電極群１０４の下部においても電解液が完全に元の位置に戻ることはできない。

以上のとおり、比較例に係る二次電池９００では、充放電が繰り返されると徐々に電解液が枯渇し、液中のリチウムイオンの動きが低下したり、活物質とのリチウムイオンの授受がしにくくなったりするため、容量や出力などの性能が低下する。

これに対して、本実施の形態に係る二次電池１００では、上述したように、最内周のセパレータ１４３と剛体部１０７との間に、最内周のセパレータ１４３に接する弾性部１０８が配置されている。このため、本実施の形態では、比較例に比べて、液枯れが抑制される。図５（ｂ）を参照して本実施の形態における液枯れの抑制のメカニズムを説明する。図中、白抜きの多角形および楕円により、負極活物質および正極活物質を模式的に表している。図５（ｂ）は第１の実施の形態に係る捲回電極群１０４の充電時（図示右側）および放電時（図示左側）の要部拡大断面模式図である。

図５（ｂ）に示すように、本実施の形態では、充電時の負極活物質の体積の膨張の際、負極合剤層１４８よりも弾性率が低い弾性部１０８が径方向に圧縮されるため、比較例に比べて負極合剤層１４８の径方向寸法が拡大される。

軸芯１０９の弾性部１０８が、捲回電極群１０４の径方向内側に圧縮変形することにより、負極合剤層１４８が膨張する際に発生する力を吸収することができる。したがって、本実施の形態では、剛体部１０７のみからなる軸芯９０９を用いた場合（比較例）よりも、負極合剤層１４８内の空隙やセパレータ１４３の空隙を押し潰すように作用する力を減少させることができる。このため、空隙に満たされていた電解液が押し出されにくくなり、電解液の枯渇を抑制できる。

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）軸芯１０９が樹脂から成る剛体部１０７と、剛体部１０７よりも弾性率が低い樹脂から成る弾性部１０８とを有している。弾性部１０８は、最内周のセパレータ１４３と剛体部１０７との間に配置されている。これにより、捲回電極群１０４を構成する電極材料内の空隙に満たされていた電解液が押し出されにくくなり、充放電に伴う捲回電極群１０４の電解液の枯渇を抑制することができる。したがって、リチウムイオンの動きや活物質とのリチウムイオンの授受が阻害されないため、容量や出力などの性能の低下を抑制できる。つまり、本実施の形態によれば、長寿命な二次電池を提供することができる。

（２）ところで、活物質の体積の膨張は、正極合剤層１４７と負極合剤層１４８が対向している場所で、リチウムイオンが活物質内に挿入または脱離することで起こる。一般にリチウムイオン二次電池では、充電時のリチウムデンドライド抑制のため、負極合剤層１４８の面積を正極合剤層１４７の面積よりも広くして、正極合剤層１４７に対向するように負極合剤層１４８が配置されている。つまり、捲回軸Ｘから捲回軸Ｘと直交する方向（径方向）を見たときに、負極合剤層１４８の投影面は正極合剤層１４７の投影面の全体を覆っている。

本実施の形態では、弾性部１０８が、少なくとも正極電極１４１の正極合剤層１４７における捲回電極群１０４の捲回軸Ｘ方向の領域に対向する位置に設けられているので、弾性部１０８が電極材料の膨張を効果的に吸収して、電解液の枯渇を抑制することができる。

（３）弾性部１０８は、捲回電極群１０４の捲回方向に沿う湾曲面を有し、湾曲面が最内周のセパレータ１４３に接している。このため、捲回方向に沿って均一に負極合剤層１４８内の空隙やセパレータ１４３の空隙を押し潰すように作用する力を減少させて、均一に電解液の枯渇を抑制できる。

（４）弾性部１０８の弾性率は、セパレータ１４３の弾性率、正極合剤層１４７の弾性率および負極合剤層１４８の弾性率のいずれよりも低い。このため、セパレータ１４３、正極合剤層１４７および負極合剤層１４８のそれぞれの空隙が潰されることを抑制し、電解液の枯渇を効果的に抑制することができる。

−第２の実施の形態−
図７および図８を参照して第２の実施の形態に係る二次電池２００について説明する。図中、第１の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図７（ａ）は、図２（ａ）と同様の図であり、第２の実施の形態に係る軸芯２０９を示す斜視図である。図７（ｂ）は、図１と同様の図であり、第２の実施の形態に係る二次電池２００の構成を示す断面模式図である。

第１の実施の形態では、捲回軸Ｘから捲回軸Ｘと直交する方向（径方向）を見たときに、弾性部１０８の投影面が正極合剤層１４７の投影面の全体を覆うように、弾性部１０８が剛体部１０７の軸方向両端部を除いて外周面の全体に亘って設けられていた（図１〜図４参照）。

これに対して、第２の実施の形態に係る軸芯２０９は、剛体部２０７の捲回軸Ｘ方向の中央部に弾性部２０８が設けられている。弾性部２０８の捲回軸Ｘ方向の中央部では、捲回軸Ｘ方向の両端部に比べて、電解液が枯渇しやすい。このため、本実施の形態では、特に電解液が枯渇しやすい部分に弾性部２０８が設けられている。

図８は、剛体部２０７に固定される弾性部２０８を示す拡大断面模式図である。図８（ａ）は、セパレータ１４３および電極が軸芯２０９に捲回された後の状態を示しており、図８（ｂ）は、セパレータ１４３および電極が軸芯２０９に捲回される前の状態を示している。

剛体部２０７の外周面には、捲回軸Ｘ方向における所定長さで外周面に沿って凹部２０７ａが設けられている。換言すれば、剛体部２０７は、外径（直径）ＤＬの大径部２０７ｌと外径（直径）ＤＳの小径部２０７ｓとを有しており、小径部２０７ｓの外周面が凹部２０７ａの底面を構成している。

図８（ｂ）に示すように、軸芯２０９にセパレータ１４３および電極が捲回される前の状態では、円筒状の弾性部２０８の外周面が剛体部２０７の大径部２０７ｌよりも径方向外側に突出している。つまり、大径部２０７ｌの外径（直径）ＤＬよりも弾性部２０８の外径（直径）ＤＥの方が大きい。

図８（ａ）に示すように、軸芯２０９にセパレータ１４３および電極が捲回された後の状態では、弾性部２０８が径方向内側に向かって圧縮されて、弾性部２０８の外径（直径）ＤＥは、大径部２０７ｌの外径（直径）ＤＬと略同じになる。

弾性部２０８が圧縮されることで、最内周のセパレータ１４３が剛体部２０７の大径部２０７ｌの外周面に直接接する。

このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を得ることができる。
（５）剛体部２０７の捲回軸Ｘ方向の両端部に比べて電解液が枯渇しやすい中央部に、弾性部２０８を設けた。これにより、第１の実施の形態に比べて、弾性部２０８の材料費を低減できる。
（６）捲回軸Ｘ方向の両端部では、剛体部２０７が直接、最内周のセパレータ１４３に接するようにした。剛体部２０７の一部をセパレータ１４３に直接接触させることで、軸芯２０９にセパレータ１４３および電極を捲回する際、セパレータ１４３および電極に適切な張力を付与できるので、セパレータ１４３や電極にしわが発生することを抑制できる。さらに、軸芯２０９の両端部において、充放電時の捲回電極群１０４の形状保持性を中央部に比べて向上できる。

（７）セパレータ１４３および電極を軸芯２０９に捲回する前の状態において、剛体部２０７の凹部２０７ａから突出するように弾性部２０８を設けた。これにより、軸芯２０９の凹部２０７ａにおいて、充放電の際に、弾性部２０８と最内周のセパレータ１４３とを接触させることができる。弾性部２０８は、充電時には捲回電極群１０４の内周側への変形を許容して電解液が捲回電極群１０４の外部へ押し出されることを防止する。弾性部２０８は、放電時には最内周のセパレータ１４３を弾性部２０８の弾性力により径方向外方に押し広げて、セパレータ１４３が凹部２０７ａ内に食い込んだ状態が維持されることを防止する。

図８（ｃ）は、比較例を示す図である。比較例では、図示しないが、セパレータ１４３および電極を軸芯２０９に捲回する前の状態において、弾性部９０８が凹部２０７ａの開口面から外方に向かって突出していない。このため、図８（ｃ）に示すように、放電時において、弾性部９０８がセパレータ１４３に対して十分な弾性力を付与することができずに、セパレータ１４３が凹部２０７ａ内に食い込んだ状態が維持されてしまうおそれがある。

これに対して、本実施の形態では、図８（ａ）に示すように、放電時において、弾性部２０８がセパレータ１４３に対して、径方向外側へ向かって、比較例よりも大きな弾性力を付与することができる。このため、本実施の形態によれば、比較例に比べて、形状保持性を向上できる。

−第３の実施の形態−
図９を参照して第３の実施の形態に係る二次電池に用いられる軸芯３０９について説明する。図中、第２の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図９（ａ）は、図７（ａ）と同様の図であり、第３の実施の形態に係る軸芯３０９を示す斜視図である。

第２の実施の形態では、剛体部２０７の捲回軸Ｘ方向の中央部に弾性部２０８を設けて、剛体部２０７の捲回軸Ｘ方向の両端部の外周面を直接、セパレータ１４３に接触させていた（図７参照）。

これに対して、第３の実施の形態に係る軸芯３０９は、図９（ａ）に示すように、剛体部３０７の露出部と、弾性部３０８により剛体部３０７が覆われて成る被覆部とが捲回軸Ｘ方向に交互に設けられている。つまり、剛体部３０７と最内周のセパレータ１４３とが直接接する部分が捲回軸Ｘ方向に離間して複数設けられている。複数の弾性部３０８は、それぞれ、捲回軸Ｘ方向と直交するように全周に亘って帯状に設けられ、円筒状を呈している。

なお、本実施の形態では、捲回軸Ｘ方向と直交する帯状の弾性部３０８が剛体部３０７に巻かれて円筒状を呈する例について説明したが、以下のように変形することもできる。図９（ｂ）は、第３の実施の形態の変形例について示す図であり、軸芯３０９の側面模式図である。図９（ｂ）に示すように、複数の帯状の弾性部３０８をそれぞれ捲回軸Ｘ方向と４５度で交差するように、捲回軸Ｘ方向に沿って離間して複数設けてもよい。１本の帯状の弾性部３０８を螺旋状に剛体部３０７に巻く構成としてもよい。

このような第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）〜（４）および第２の実施の形態で説明した（７）の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（８）最内周のセパレータ１４３と剛体部３０７とが直接接する部分が、捲回軸Ｘ方向に、離間して複数形成されている。これにより、捲回時の張力によって、セパレータ１４３および電極が軸芯３０９へ押し付けられる力が分散されるので、第２の実施の形態に比べて、捲回時における電極やセパレータ１４３の形状維持が容易である。

（９）最内周のセパレータ１４３と弾性部３０８とが直接接する部分が、捲回軸Ｘ方向に、離間して複数形成されている。これにより、充放電の際の体積膨張の力が分散して吸収されるので、第２の実施の形態に比べて、液枯れ防止の効果の向上を図ることができる。

−第４の実施の形態−
図１０を参照して第４の実施の形態に係る二次電池に用いられる軸芯４０９について説明する。図中、第３の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図１０（ａ）は、図９（ａ）と同様の図であり、第４の実施の形態に係る軸芯４０９を示す斜視図である。図１０（ｂ）は、軸芯４０９の中心軸（捲回軸Ｘ）に直交する平面で切断した断面模式図である。

第３の実施の形態では、最内周のセパレータ１４３と剛体部３０７とが直接接する部分が、捲回軸Ｘ方向に、離間して複数形成されていた（図９（ａ）参照）。これに対して、第４の実施の形態では、図１０に示すように、最内周のセパレータ１４３（図１０において不図示）と剛体部４０７とが直接接する部分が、円筒状の剛体部４０７の周方向に、離間して複数形成されている。つまり、第４の実施の形態に係る軸芯４０９は、剛体部４０７の露出部と、弾性部４０８により剛体部４０７が覆われて成る被覆部とが剛体部４０７の周方向に交互に設けられている。

第４の実施の形態に係る軸芯４０９は、捲回軸Ｘ方向に沿う溝が剛体部４０７の周方向に等間隔に設けられている。各溝には、帯状の弾性部４０８が嵌合されている。このような、第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

−第５の実施の形態−
図１１〜図１４を参照して第５の実施の形態に係る二次電池５００について説明する。図中、第１の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図１１は第５の実施の形態に係る二次電池５００の外観斜視図であり、図１２は第５の実施の形態に係る二次電池５００の構成を示す分解斜視図である。

第１〜第４の実施の形態では、本発明を円筒形二次電池に適用した例について説明した。これに対して、第５の実施の形態では、本発明を角形二次電池に適用した例について説明する。

図１１に示すように、二次電池５００は、扁平な直方体形状であって、電池缶５０１と電池蓋５０２とからなる電池容器を備えている。電池缶５０１および電池蓋５０２の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。

図１２に示すように、電池缶５０１には電池蓋組立体５２０に保持された捲回電極群５０４が収容されている。電池蓋組立体５２０は、正極外部端子５５０および負極外部端子５６０、ならびに正極集電体５０５および負極集電体５０６が電池蓋５０２に取り付けられることで形成される。

電池缶５０１は一端が開口された矩形箱状に形成されている。捲回電極群５０４は絶縁シート（不図示）に覆われた状態で電池缶５０１に収容されている。絶縁シート（不図示）の材質は、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の絶縁性を有する樹脂である。これにより、電池缶５０１の底面および側面と、捲回電極群５０４とは電気的に絶縁されている。

図１１および図１２に示すように、電池蓋５０２は、矩形平板状であって、電池缶５０１の開口を塞ぐようにレーザ溶接されている。つまり、電池蓋５０２は、電池缶５０１を封止している。電池蓋５０２には、注液部５１１が設けられている。注液部５１１には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓によって封止される。

電池蓋５０２の表面には、安全弁（ガス排出弁）５２３が凹設されている。安全弁５２３は、内圧作用時の応力集中度合が相対的に高くなるように、プレス加工によって電池蓋５０２を部分的に薄肉化することで形成されている。安全弁５２３には彫り込み等の脆弱部が設けられている。

図１２に示すように、電池蓋５０２には、捲回電極群５０４の正極電極５４１および負極電極５４２のそれぞれと電気的に接続された正極外部端子５５０および負極外部端子５６０が配設されている。

正極外部端子５５０および負極外部端子５６０は、それぞれ電池缶５０１内に配設される正極集電体５０５および負極集電体５０６にかしめにより接続されている。なお、正極外部端子５５０、正極集電体５０５、負極外部端子５６０および負極集電体５０６は、それぞれ絶縁部材によって電池蓋５０２と電気的に絶縁されている。

正極外部端子５５０が正極集電体５０５を介して捲回電極群５０４の正極電極５４１に電気的に接続され、負極外部端子５６０が負極集電体５０６を介して捲回電極群５０４の負極電極５４２に電気的に接続されている。このため、正極外部端子５５０および負極外部端子５６０を介して外部負荷に電力が供給される。あるいは、正極外部端子５５０および負極外部端子５６０を介して外部発電電力が捲回電極群５０４に供給されて充電される。

図１３は、第５の実施の形態に係る捲回電極群５０４を示す斜視図および側面模式図である。便宜上、図１１に示すように、縦置きされた状態の二次電池５００の姿勢を基準に上下方向を規定し、以下、捲回電極群５０４について説明する。なお、図１３（ａ）では、分かりやすいように軸芯５０９の剛体部５０７にハッチングを施している。

図１３（ａ）に示すように、捲回電極群５０４は、長尺状の正極電極５４１および負極電極５４２をセパレータ１４３を介在させて、軸芯５０９の周りに扁平形状に捲回することで積層構造とされている。なお、電極およびセパレータ１４３は、電極およびセパレータ１４３に対して張力を付与した状態で軸芯５０９を捲回軸Ｘを中心に回転させることで、軸芯５０９の周りに捲回される。

捲回電極群５０４の幅方向（捲回方向に直交する捲回軸Ｘ方向）の両端部は、それぞれ合剤未処理部とされている。捲回電極群５０４の幅方向の一端部は、正極合剤層１４７が形成されていない未塗工部（正極箔１４５の露出部）が積層された部分とされている。捲回電極群５０４の幅方向の他端部は、負極合剤層１４８が形成されていない未塗工部（負極箔１４６の露出部）が積層された部分とされている。正極未塗工部の積層体および負極未塗工部の積層体は、図１２に示すように、それぞれ予め押し潰され、それぞれ電池蓋組立体５２０の正極集電体５０５および負極集電体５０６と超音波溶接される。

図１３（ｂ）に示すように、捲回電極群５０４の外形形状は、上端部に設けられた側面視半円状の上部湾曲部５１４Ｕと、下端部に設けられた側面視半円状の下部湾曲部５１４Ｌと、両湾曲部の間に設けられた直方体形状の平坦部５１５Ｐとで規定される扁平形状とされている。なお、上部湾曲部５１４Ｕおよび下部湾曲部５１４Ｌは略同じ構成であり、両者を総称して湾曲部５１４とも記す。

図１４（ａ）は第５の実施の形態に係る軸芯５０９を示す斜視図であり、図１４（ｂ）は長辺部５０９Ｌに設けられた弾性部５０８を示す拡大断面模式図である。図１５は、第５の実施の形態に係る二次電池５００の内部構造を示す断面模式図である。図１４（ａ）に示すように、軸芯５０９は、矩形平板状の剛体部５０７と、円柱状の弾性部５０８を２つ備えている。剛体部５０７は、互いに対向する一対の長辺部５０９Ｌと、互いに対向する一対の短辺部５０９Ｓとを有している。

一対の長辺部５０９Ｌは捲回軸Ｘに平行に延在し、一対の短辺部５０９Ｓは捲回軸Ｘに直交して延在している。第５の実施の形態では、一対の長辺部５０９Ｌのそれぞれに弾性部５０８が設けられている。

図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、長辺部５０９Ｌは、断面半円弧状の凹面５０７ａを有している。弾性部５０８は、円柱状であり、剛体部５０７側の半円部分が長辺部５０９Ｌの凹面５０７ａに嵌合され、反対側の半円部分が凹面５０７ａの開口面から外方に突出している。

図１５に示すように、弾性部５０８は、捲回電極群５０４の湾曲部５１４における最内周のセパレータ１４３と剛体部５０７の凹面５０７ａとの間に配置され、捲回電極群５０４によって捲回軸Ｘに向かって押圧されている。

このように、第５の実施の形態に係る二次電池５００は、平坦部５１５Ｐおよび湾曲部５１４を有する扁平渦巻き状に捲回された捲回電極群５０４を備えている。ところで、このように扁平渦巻き状に捲回された捲回電極群を備える二次電池では、充電時に活物質が膨張し、電極が膨張しようとした際、電極の膨張力の他に次のような力が金属箔に作用する。捲回電極群５０４において、平坦部５１５Ｐに比べて曲率が大きい湾曲部５１４では、金属箔（正極箔および負極箔）に対して作用する周方向への引張力が平坦部５１５Ｐに比べて大きい。

このため、湾曲部５１４を構成する電極やセパレータにおける空隙を潰すように作用する力は、平坦部５１５Ｐを構成する電極やセパレータにおける空隙を潰すように作用する力に比べて大きくなる。つまり、湾曲部５１４では、平坦部５１５Ｐに比べて電解液が枯渇しやすい。

本実施の形態では、上述したように、湾曲部５１４における最内周のセパレータ１４３と剛体部５０７との間に、剛体部５０７を構成する樹脂材料よりも弾性率が低い樹脂材料から成る弾性部５０８が配置されている。

このような第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）と同様、電解液の枯渇が大きくなりやすい湾曲部５１４に弾性部５０８を配置したので、活物質の膨張により発生した力を弾性部５０８が圧縮変形することによって吸収することができる。これにより、電極の空隙やセパレータの空隙が潰されることを抑制し、充放電に伴う捲回電極群５０４の電解液の枯渇を抑制することができる。

さらに、第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（２）〜（４）に加えて、次の作用効果を得ることができる。
（１０）弾性部５０８よりも弾性率の高い矩形平板状の剛体部５０７を設けた。これにより、金属箔（正極箔および負極箔）に対して周方向に引張られる力が作用した場合の捲回電極群５０４の変形を抑制し、捲回電極群５０４の形状を保持することができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１−１）
図１６は、変形例に係る軸芯を示す斜視図であり、分かりやすいように弾性部５０８Ａ，５０８Ｂ，５０８Ｃにハッチングを施している。第５の実施の形態の弾性部５０８に代えて、図１６（ａ）に示すように、円柱状の剛体部５９７Ａと、剛体部５９７Ａにおける捲回軸Ｘ方向中央部を覆うように設けられた弾性部５０８Ａとから成る中間部材５９０Ａを設ける構成としてもよい。このような変形例によれば、第５の実施の形態と同様の作用効果に加え、第２の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

（変形例１−２）
変形例１−１の中間部材５９０Ａに代えて、図１６（ｂ）に示すように、剛体部５９７Ｂの露出部と、弾性部５０８Ｂによる被覆部とを捲回軸Ｘ方向に交互に設けた中間部材５９０Ｂを採用してもよい。換言すれば、最内周のセパレータ１４３と剛体部５９７Ａとが直接接する部分が、捲回軸Ｘ方向に離間して複数形成されていてもよい。このような変形例によれば、第５の実施の形態と同様の作用効果に加え、第３の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

（変形例１−３）
変形例１−１の中間部材５９０Ａに代えて、図１６（ｃ）に示すように、剛体部５９７Ｃの露出部と、弾性部５０８Ｃによる被覆部とを円柱状の剛体部５９７Ｃの周方向に交互に設けた中間部材５９０Ｃを採用してもよい。換言すれば、最内周のセパレータ１４３と剛体部５９７Ｃとが直接接する部分が、剛体部５９７Ｃの周方向に離間して複数形成されていてもよい。このような変形例によれば、第５の実施の形態と同様の作用効果に加え、第４の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

（変形例２）
第５の実施の形態では弾性部５０８を円柱状とする例について説明し、変形例１−１〜１−３では、中間部材５９０Ａ〜５９０Ｃ（以下、総称して中間部材５９０と記す）を円柱状とする例について説明したが、本発明はこれに限定されない。弾性部５０８や中間部材５９０の形状としては、たとえば、半円柱状（図１７（ａ）参照）、矩形柱状（図１７（ｂ）参照）など、種々の形状を採用することができる。なお、本明細書において、円柱状や半円柱状、矩形柱状とは、完全な円柱状や半円柱状、矩形柱状に限らず、これとほぼ同一で、本願発明の効果を奏するような略円柱状や略半円柱状、略矩形柱状を含む。

（変形例３）
上述した実施の形態、たとえば第１の実施の形態では、１層の弾性部１０８が直接最内周のセパレータ１４３に接する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。弾性部１０８は複数層設けてもよい。この場合、各弾性部１０８は、いずれも剛体部１０７の樹脂材料の弾性率よりも低い樹脂材料で形成される。弾性部１０８を複数層設ける場合、最も内側の弾性部１０８が剛体部１０７に直接接触し、最も外側の弾性部１０８がセパレータ１４３に直接接触する。

（変形例４）
第２の実施の形態では、軸芯２０９にセパレータ１４３および電極が捲回される前の状態において、凹部２０７ａの開口面から弾性部２０８の外周面が径方向外側に突出する例について説明したが本発明はこれに限定されない。凹部２０７ａの開口面よりも径方向内側に弾性部２０８の外周面が位置していてもよい。少なくとも、捲回された最内周のセパレータ１４３が弾性部２０８に接する構成であればよい。なお、形状保持性の向上の観点から、軸芯２０９にセパレータ１４３および電極が捲回される前の状態において、弾性部２０８の外周面を凹部２０７ａの開口面に位置させる、あるいは凹部２０７ａの開口面よりも径方向外側に弾性部２０８の外周面を位置させることが好ましい。

（変形例５）
正極活物質としてマンガン酸リチウム、負極活物質として黒鉛をそれぞれ例示したが、本発明はこれに限定されない。正極活物質としては、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であり、予め十分な量のリチウムイオンを挿入したリチウム遷移金属複合酸化物を用いればよい。また、正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶中のリチウムや遷移金属の一部をそれら以外の元素で置換あるいはドープした材料を使用してもよい。結晶構造についても特に制限はなく、スピネル系、層状系、オリビン系のいずれの結晶構造を有していてもよい。一方、負極活物質としては、リチウムイオンを挿入、脱離可能な非晶質炭素やコークスなどの炭素質材料等を用いてもよい。ＳｉＯやＳｉ合金などもリチウムイオンを挿入・脱離可能な材料として挙げられる。これらの材料を混合したものでもよく、混合配合比についても限定されない。粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

（変形例６）
上述した実施の形態では、正負極活物質合剤の結着剤としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、本発明はこれに限定されない。結着剤として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレンなどの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

（変形例７）
上述した実施の形態では、非水電解液として、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）の混合溶液中に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を溶解した非水電解液を例示したが、本発明はこれに限定されない。一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液であればよい。たとえば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ等やこれらの混合物を用いることができる。また、有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトニル等またはこれら２種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比についても限定されない。

（変形例８−１）
第１〜第４の実施の形態では、中空円柱状（円筒状）の剛体部１０７，２０７，３０７，４０７を例に説明したが、中実円柱状の剛体部としてもよいし、楕円柱状の剛体部にも本発明を適用することができる。なお、本明細書において、円柱状や楕円柱状とは、完全な円柱状や楕円柱状に限らず、これとほぼ同一で、本願発明の効果を奏するような略円柱状や略楕円柱状を含む。

（変形例８−２）
第５の実施の形態では、矩形平板状の剛体部５０７を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。扁平楕円柱状の剛体部５０７（図１７（ｃ）参照）にも本発明を適用することができる。なお、本明細書において、矩形平板状や扁平楕円柱状とは、完全な矩形平板状や扁平楕円柱状に限らず、これとほぼ同一で、本願発明の効果を奏するような略矩形平板状や略扁平楕円柱状を含む。

（変形例９）
第１の実施の形態では円柱状の剛体部１０７の略全体を覆う弾性部１０８について説明し、第２の実施の形態では円柱状の剛体部２０７の中央部を覆う弾性部２０８について説明した。第３および第４の実施の形態では、円柱状の剛体部３０７，４０７の露出部と弾性部３０８，４０８によって覆われる被覆部とが交互に配置される例について説明した。円筒形二次電池が備える軸芯において、弾性部はこれらの形状に限定されない。円柱状の剛体部１０７における外周面の少なくとも一部に弾性部１０８が配置されている構成であればよく、たとえば、格子状（図１７（ｄ）参照）やマトリクス状（図１７（ｅ）参照）に設けてもよい。

（変形例１０）
上述した実施の形態では、リチウムイオン二次電池を一例として説明したが、ニッケル水素電池など、その他の二次電池にも本発明を適用できる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１００二次電池、１０１電池缶、１０２電池蓋、１０４捲回電極群、１０５正極集電リング、１０６負極集電リング、１０７剛体部、１０８弾性部、１０９軸芯、１０９ａ溝、１０９ｂ段部、１２０電池蓋ユニット、１２２ケース、１２３安全弁、１２４弁押え部材、１２９ガスケット、１４１正極電極、１４２負極電極、１４３セパレータ、１４３ａ第１セパレータ、１４３ｂ第２セパレータ、１４５正極箔、１４５ｔ正極タブ、１４６負極箔、１４６ｔ負極タブ、１４７正極合剤層、１４８負極合剤層、１５１上部筒部、１５２下部筒部、１５９正極リード板、１６１外周筒部、１６２内周筒部、１６８スペーサ、１６９負極リード板、１６９ａ円形凹部、１６９ｂフランジ、２００二次電池、２０７剛体部、２０７ａ凹部、２０７ｌ大径部、２０７ｓ小径部、２０８弾性部、２０９軸芯、３０７剛体部、３０８弾性部、３０９軸芯、４０７剛体部、４０８弾性部、４０９軸芯、５００二次電池、５０１電池缶、５０２電池蓋、５０４捲回電極群、５０５正極集電体、５０６負極集電体、５０７剛体部、５０７ａ凹面、５０８弾性部、５０９軸芯、５０９Ｌ長辺部、５０９Ｓ短辺部、５１１注液部、５１４湾曲部、５１４Ｌ下部湾曲部、５１４Ｕ上部湾曲部、５１５Ｐ平坦部、５２０電池蓋組立体、５２３安全弁、５４１正極電極、５４２負極電極、５５０正極外部端子、５６０負極外部端子、５９０中間部材、５９７Ａ，５９７Ｂ，５９７Ｃ剛体部、９００二次電池、９０４捲回電極群、９０８弾性部、９０９軸芯

Claims

軸芯に電極およびセパレータを捲回した捲回電極群を有する二次電池であって、
前記軸芯は、樹脂から成る剛体部と、前記剛体部よりも弾性率が低い樹脂から成る弾性部とを有し、
前記弾性部は、最内周のセパレータと前記剛体部との間に配置されている二次電池。
請求項１に記載の二次電池において、
前記弾性部は、捲回電極群の湾曲部における最内周のセパレータに接している二次電池。
請求項２に記載の二次電池において、
前記電極は正極電極および負極電極であり、前記弾性部は、少なくとも前記正極電極の合剤層における前記捲回電極群の捲回軸方向の領域に対向する位置に設けられている二次電池。
請求項３に記載の二次電池において、
前記弾性部は、前記捲回電極群の捲回方向に沿う湾曲面を有し、前記湾曲面が前記最内周のセパレータに接している二次電池。
請求項４に記載の二次電池において、
前記剛体部は矩形平板状であり、
前記矩形平板状の剛体部において対向する一対の辺のそれぞれに前記弾性部が配置されている二次電池。
請求項４に記載の二次電池において、
前記剛体部は円柱状であり、
前記円柱状の剛体部における外周面の少なくとも一部に前記弾性部が配置されている二次電池。
請求項５または６に記載の二次電池において、
前記捲回電極群の湾曲部における最内周のセパレータと前記剛体部とが直接接するように、前記剛体部の外周面の一部に前記弾性部が設けられている二次電池。
請求項７に記載の二次電池において、
前記弾性部は、前記最内周のセパレータと前記剛体部とが直接接する部分が、前記捲回軸方向あるいは前記剛体部の周方向に、離間して複数形成されている二次電池。
請求項７に記載の二次電池において、
前記弾性部は、前記剛体部における前記捲回電極群の捲回軸方向の中央部に配置され、前記剛体部における前記捲回軸方向の両端部の外周面は、前記最内周のセパレータに直接接している二次電池。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の二次電池において、
前記弾性部の弾性率は、前記セパレータの弾性率および前記電極の合剤層の弾性率よりも低い二次電池。