JPWO2018168628A1

JPWO2018168628A1 - 非水電解質二次電池

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Publication number: JPWO2018168628A1
Application number: JP2019505932A
Authority: JP
Inventors: 孝明岡; 径小林; 篤見澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-03-08
Also published as: WO2018168628A1; JP6983867B2; CN110301062B; US20210159545A1; CN110301062A

Abstract

本開示の一態様に係る非水電解質二次電池は、帯状の正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極板と、帯状の負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極板とが、絶縁性のセパレータを介して巻回された電極体（１４）を備える。電極体（１４）の最外周には負極集電体が露出した負極集電体露出部（３７ｂ）が設けられ、負極板の巻終わり端（１２ａ）が負極集電体露出部（３７ｂ）に貼着されたテープ（４０）で固定されている。テープ（４０）は、負極板（１２）の軸方向両端のそれぞれから負極板（１２）の軸方向長さの１４％以内の領域に貼着されている。

Description

本開示は、非水電解質二次電池に関する。

特許文献１には、帯状の正極板と帯状の負極板をセパレータを介して渦巻き状に巻回して構成される非水系二次電池用電極群において、電極群の最外周に巻回されるセパレータの終端部をテープで、電極群の外周面の少なくとも１ターン以上に巻き付けて固定する構成が記載されている。この構成により、電池缶内に電極群を挿入するときに、テープが電極群の外周面に１ターン以上に亘って巻き付けられていることで、セパレータのめくれや破れ、電極板の活物質層の脱落を抑制できると記載されている。

特開２００９−１９９７４号公報

ところで、正極板と負極板とをセパレータを介して渦巻き状に巻回して構成される電極体を金属製の電池缶内に配置し、電池缶を負極端子とする場合がある。この場合、電極体の巻終わり端部に負極リードが接続されることが多い。負極リードを接続するために、負極板の巻終わり端部には、例えば銅箔等からなる負極集電体を露出させた負極集電体露出部が設けられる。電池缶が負極端子となる場合は、電極体の最外周にセパレータではなくその負極集電体露出部を配置することができる。負極集電体露出部を電池缶の内面に接触させて、負極リードが省略されることもある。

最外周に配置された負極集電体露出部にテープを貼着して、巻終わり端を固定した場合、充放電を繰り返すと、充電時の活物質層膨張に伴う電極体の径増加により、テープの端縁部に対応した位置で内周側に位置する負極板の負極活物質層に応力が集中的に作用する。その結果、負極活物質層に割れが生じ、この割れた部分で負極集電体が露出することで金属リチウムが析出する恐れがある。このよう課題は、二次電池の高容量化のため負極活物質に膨張収縮が大きいケイ素化合物を使用することで顕在化しやすい。

本開示の目的は、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した電極体において、負極集電体露出部に貼着したテープで巻終わり端を固定した場合に、テープ端縁部に対応する位置での負極活物質層割れを抑制することにある。

本開示に係る非水電解質二次電池は、帯状の正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極板と、帯状の負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極板とが、絶縁性のセパレータを介して巻回された電極体を備える。前記電極体の最外周には前記負極集電体が露出した負極集電体露出部が設けられ、前記負極板の巻終わり端が前記負極集電体露出部に貼着されたテープで固定されている。前記テープは、前記負極板の軸方向両端のそれぞれから前記負極板の軸方向長さの１４％以内の領域に貼着されている。

本開示に係る非水電解質二次電池によれば、テープが電極体の軸方向両端部において負極板の軸方向両端から１４％以内の領域に貼着されていることで、軸方向中央側のテープ端縁部に対応した位置での負極活物質層割れを抑制できる。

図１は一実施形態である非水電解質二次電池の断面図である。図２は図１に示した非水電解質二次電池の巻回型の電極体の斜視図である。図３は電極体を構成する正極板及び負極板をそれぞれ展開状態で示した正面図である。図４は電極体がテープで固定された様子を示す径方向断面図である。図５はテープの拡大断面図である。図６（ａ）は電極体の斜視図であり、図６（ｂ）は負極板の巻終わり端およびテープを展開状態で示す図である。図７はケース本体内に収容された電極体におけるテープ固定部の拡大断面図である。図８はテープの内側端縁部を図６の場合よりも電極体の軸方向端部寄りに配置した電極体を示す、図６と同様の図である。図９はテープの内側端縁部を図６の場合よりも電極体の軸方向中央部寄りに配置した電極体を示す、図６と同様の図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において「略」なる用語は、例えば、完全に同じである場合に加えて、実質的に同じとみなせる場合を含む意味で用いられる。さらに、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

下記では、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。巻回型の電極体１４は、正極板１１と、負極板１２と、セパレータ１３とを有し、正極板１１と負極板１２がセパレータ１３を介して渦巻状に巻回されて構成される。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。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。

正極板１１は、例えば、アルミニウム合金箔等からなる帯状の正極集電体３０（図３参照）と、当該集電体３０に接合された正極リード１９とを有する。正極リード１９は、正極集電体３０を非水電解質二次電池１０の正極端子に電気的に接続するための導電部材であって、電極群の上端から電極体１４の軸方向α（上方）に延出している。ここで、電極群とは電極体１４において各リードを除く部分を意味する。正極リード１９は、例えば電極体１４の径方向βの略中央部に設けられている。

負極板１２は、例えば、銅箔からなる帯状の負極集電体３５（図３参照）と、当該集電体に接続された負極リード２０とを有する。負極リード２０は、負極集電体３５を非水電解質二次電池１０の負極端子を電気的に接続するための導電部材であって、電極群の下端から軸方向α（下方）に延出している。例えば、負極リード２０は電極体１４の径方向内側の端部に配置される巻始め端部に設けられる。以下では、電極体１４の内周側を巻芯側、外周側を巻外側という場合がある。

正極リード１９及び負極リード２０は、集電体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〜５００μｍである。各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。なお、リードの数、配置等は特に限定されない。

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は絶縁板１８の貫通孔を通ってケース本体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、上述した通り、正極板１１と負極板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。正極板１１、負極板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β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γとなり、各電極板１１，１２の幅方向が軸方向αとなる。本実施形態では、電極体１４の巻芯に空間２８が形成されている。

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側から順に積層された、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、例えば下弁体２３が破断し、これにより上弁体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２６ａからガスが排出される。

図３は、電極体１４を構成する正極板１１及び負極板１２をそれぞれ展開状態で示した正面図である。図３では、紙面右側が電極体１４の巻始め側、紙面左側が電極体１４の巻終わり側である。また、図４は、電極体１４がテープ４０で固定された様子を示す径方向断面図である。なお、図４では、見易くするために正極板１１、負極板１２およびセパレータ１３の間に隙間がある状態で示すが、実際にはこれらは密接した状態に巻回されている。

図３に例示するように、電極体１４では、負極板１２上でのリチウムの析出を防止するため、負極板１２は正極板１１よりも軸方向αの幅が大きく、かつ、巻回方向γの長さが長く形成される。そして、少なくとも正極板１１の正極活物質層３１が形成された部分は、セパレータ１３を介して負極板１２の負極活物質層３６が形成された部分に対向配置される。

正極板１１は、帯状の正極集電体３０と、当該集電体上に形成された正極活物質層３１とを有する。本実施形態では、正極集電体３０の両面に正極活物質層３１が形成されている。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１０μｍ〜３０μｍである。

正極活物質層３１は、正極集電体３０の両面において、後述の正極集電体露出部３２を除く全域に形成されることが好適である。正極活物質層３１は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことが好ましい。正極板１１は、正極活物質、導電剤、結着剤、及びＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を含む正極合剤スラリーを正極集電体３０の両面に塗布し、塗膜を乾燥・圧縮することにより作製できる。

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。

上記導電剤の例としては、カーボンブラック（ＣＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。上記結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等が併用されてもよい。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

正極板１１には、正極集電体露出部３２が設けられる。正極集電体露出部３２は、正極リード１９が接続される部分であって、正極集電体３０の表面が正極活物質層３１に覆われていないことにより正極集電体３０が露出した部分である。正極集電体露出部３２は、正極リード１９よりも幅広に形成される。正極集電体露出部３２は、正極板１１の厚み方向に重なるように正極板１１の両面に設けられることが好適である。

図３に示す例では、正極板１１の長手方向中央部に、正極板１１の全幅にわたって正極集電体露出部３２が設けられている。正極集電体露出部３２は、正極板１１の長手方向端部寄りに形成されてもよいが、集電性の観点から、好ましくは長手方向両端から略等距離の位置に設けられる。正極集電体露出部３２は、例えば正極集電体３０の一部に正極合剤スラリーを塗布しない間欠塗布により設けられる。なお、正極集電体露出部３２は正極板１１の幅方向の一方端から他方端に至らない長さで設けられてもよい。

負極板１２は、帯状の負極集電体３５と、当該負極集電体３５上に形成された負極活物質層３６とを有する。本実施形態では、負極集電体３５の両側表面に負極活物質層３６が形成されている。負極集電体３５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。負極集電体３５の厚みは、非水電解質二次電池１０の高容量化のためには薄いことが好ましく、例えば、７μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

負極活物質層３６は、負極集電体３５の両側表面において、長手方向両端部を除く全域に形成されることが好適である。負極活物質層３６は、負極活物質及び結着剤を含むことが好ましい。負極板１２は、例えば負極活物質、結着剤、及び水等を含む負極合剤スラリーを負極集電体３５の両面に塗布し、塗膜を乾燥・圧縮することにより作製できる。

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ず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、ケイ素、スズ等のリチウムと合金化する金属、又はこれらを含む合金、複合酸化物などを用いることができる。負極活物質に含まれる黒鉛の種類やケイ素酸化物の形態などについては、特に限定されない。

負極活物質は、非水電解質二次電池１０の高容量化のためにはケイ素、酸化ケイ素、及びケイ酸リチウムから選ばれる少なくとも１種のケイ素材料を含むことが好ましい。ケイ素材料は、充放電時の体積変化が大きいため、負極活物質層３６の割れを抑制するために炭素材料と混合して用いることが好ましく、例えば、負極活物質中のケイ素材料の含有量は３質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、さらには５質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。

負極活物質層３６に含まれる結着剤には、例えば正極板１１の場合と同様の樹脂が用いられる。水系溶媒で負極合剤スラリーを調製する場合は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＣＭＣ又はその塩、ポリアクリル酸又はその塩、ポリビニルアルコール等を用いることができる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

負極板１２の巻始め端部には、負極集電体露出部３７ａが設けられている。負極集電体露出部３７ａは、負極リード２０が接続される部分であって、負極集電体３５の両側表面が負極活物質層３６に覆われていないことで負極集電体３５が露出した部分である。負極集電体露出部３７ａは、例えば負極集電体３５の一部に負極合剤スラリーを塗布しない間欠塗布により設けられる。

負極集電体露出部３７ａは、負極板１２の幅方向に沿って長く延びた略矩形形状を有し、負極板１２の長さ方向に沿って負極リード２０よりも幅広に形成される。負極集電体露出部３７ａは、負極板１２の両面に設けられることが好適である。負極リード２０は、一端部が負極集電体露出部３７ａ上に位置し、他端部が負極集電体露出部３７ａの下端から延出して配置されている。負極リード２０は、例えば、超音波溶接により負極集電体露出部３７ａに接合されている。

負極板１２の巻終わり端部には、負極集電体露出部３７ｂが設けられている。負極集電体露出部３７ｂは、負極集電体３５の両側表面が負極活物質層３６に覆われていないことで負極集電体３５が露出した部分である。負極集電体露出部３７ｂは、図４に示すように、正極板１１およびセパレータ１３と共に渦巻き状に巻回されたとき、電極体１４の最外周を構成する部分である。このように電極体１４の最外周を負極集電体露出部３７ｂで構成することで、電極体１４がケース本体１５内に収容された場合に負極集電体露出部３７ｂがケース側壁１５ａ（図７参照）の内面に電気的に接触することが可能になる。その結果、負極板１２の巻終わり端部に、負極リードを設けることを省略できる。

図３に示すように、負極集電体露出部３７ｂの巻回方向γの長さＬは、電極体１４の最外周全体を構成する長さに設定されるのが好ましい。ただし、これに限定されるものではなく、負極活物質層３６の巻終わり側の端部３６ａが、電極体１４の最外周にはみ出した状態で巻回されるように、負極集電体露出部３７ｂの長さＬが設定されてもよい。負極集電体露出部３７ｂの長さは、負極板１２の表裏で異なる値にすることができる。また、負極板集電体露出部３７ｂは、負極板１２の巻外側の表面のみに設けることもできる。その場合、負極集電体露出部３７ｂの長さＬは、負極板１２の巻外側の負極集電体露出部３７ｂの長さを基準に決定される。

セパレータ１３には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。セパレータ１３の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂が好ましい。セパレータ１３の厚みは、例えば１０μｍ〜５０μｍである。セパレータ１３は、電池の高容量化・高出力化に伴い薄膜化の傾向にある。セパレータ１３は、例えば１３０℃〜１８０℃程度の融点を有する。

図４に示すように、上述した正極板１１および負極板１２がセパレータ１３を介して渦巻き状に巻回された後、最外周にテープ４０が貼着されることによって、巻終わり端部が固定される。これにより、電極体１４の巻き緩みが防止される。本実施形態では、テープ４０は、電極体１４の最外周の略１周にわたって貼り付けられるのが好ましい。これにより、電極体１４をケース本体１５に挿入する際に、最外周の負極集電体露出部３７ｂがめくれるのを防止することができる。本実施形態では、テープ４０の両端部間に例えば１ｍｍ程度の僅かな隙間４４が形成されている。

図５は、テープ４０の拡大断面図である。図５に例示するように、テープ４０は、基材層４６と接着剤層４８とで構成される。基材層４６は、絶縁性と耐電解質性に優れた樹脂材料で形成されるのが好適である。本実施形態では、基材層４６の主成分は、ポリプロピレン（ＰＰ）であることが好ましい。但し、基材層４６は、他の樹脂材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のエステル系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などで形成されてもよい。これらの樹脂材料は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

接着剤層４８は、絶縁性および耐電解液性に優れた接着剤を用いて構成されることが好ましい。接着剤層４８を構成する接着剤は、加熱することで粘着性を発現するホットメルト型又は加熱により硬化する熱硬化型であってもよいが、生産性等の観点から、室温で粘着性を有するものが好ましい。接着剤層４８は、例えばアクリル系接着剤又は合成ゴム系接着剤によって構成される。

基材層４６よび接着剤層４８を含むテープ４０の厚みｔは、後述する負極活物質層割れを抑制するためには薄いことが好ましいが、巻き緩み防止のための固定強度を確保するためには一定以上の厚みを有することが好ましく、例えば、８μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、１２μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましい。

テープ４０の幅は、後述するようにテープ４０の内側端縁部の位置が負極板１２の軸方向の端部から１４％以内の位置となるように適宜決定することができるが、上記のめくれ防止のためには一定以上の幅を有することが好ましく、例えば、３ｍｍ以上７ｍｍ以下とするのが好ましい。

図６（ａ）は電極体の斜視図であり、図６（ｂ）は負極板の巻終わり端およびテープを展開状態で示す図である。本実施形態の電極体１４において、テープ４０は、負極板１２の軸方向両端のそれぞれから負極板１２の軸方向長さの１４％以内の領域に貼着されている。

より詳しくは、図６（ａ）に示すように、本実施形態の電極体１４では、当該電極体１４の巻終わり端１２ａが、軸方向両端において帯状のテープ４０でそれぞれ固定されている。図６（ｂ）では、負極板１２の下端を０％、上端を１００％とする軸方向の座標に基づいてテープ４０の貼着位置を示している。電極体１４の下端部に貼着されたテープ４０は、その内側端縁部４１ａが負極板１２の下端から１４％の位置となるように貼着されている。また、電極体１４の上端部に貼着されたテープ４０は、その内側端縁部４１ａが負極板１２の下端から８６％の位置（すなわち上端から１４％の位置）となるように貼着されている。ここで、テープ４０の内側端縁部４１ａとは、負極板１２の軸方向中央側に位置する端縁部をいい、その反対側の端縁部を外側端縁部４１ｂという。

本実施形態では、テープ４０は、外側端縁部４１ｂと負極板１２の下端および上端との間に、例えば１ｍｍ程度のマージンが形成されるように貼着されている。これにより、テープ４０が負極板１２からはみ出すことで、隣接するセパレータ１３に跨って貼着されてしまうのを抑制できる。ただし、このようなマージンを設けることなく、テープ４０の外側端縁部４１ｂが負極板１２の下端および上端に一致するようにテープ４０が貼着されてもよい。

図６（ｂ）に示すように、テープ４０は、負極板１２の巻終わり端１２ａを越えて延出しており、その延出した部分が電極体１４の最外周を構成する負極集電体露出部３７ｂの破線４３で示す矩形領域に貼着される。これにより、各テープ４０が電極体１４の外周を略１周にわたって貼着されて、巻終わり端１２ａが固定される。その結果、電極体１４を構成する正極板１１、負極板１２およびセパレータ１３の巻き緩みが防止される。

図７は、ケース本体１５内に収容された電極体１４におけるテープ固定部の拡大断面図である。なお、図７では、電極体１４の最外周を構成する負極集電体露出部３７ｂとケース本体１５のケース側壁１５ａとの間の隙間が誇張して示されているが、実際にはテープ４０の厚みが十分に薄いため負極集電体露出部３７ｂとケース側壁１５ａとの安定した接触をテープ４０が妨げることはない。

上述した構成からなる電極体１４がケース本体１５内に収容されて非水電解質二次電池１０が構成される。この非水電解質二次電池１０が充放電を繰り返すと、電極体１４が膨張収縮を繰り返すことになる。特に、充電時においては、膨張率が比較的大きい負極活物質層３６が膨張することによって、電極体１４の直径が増加する。このとき、電極体１４は、図７中の破線５０で示すように径方向外側へ向かって膨出し、その膨出量は電極体１４の軸方向中央部でより大きくなる傾向にある。

電極体１４の軸方向両端部には、テープ４０が巻き付けられて貼着されているため、電極体１４の膨出を規制する拘束力が生じる。そのため、テープ４０の内側端縁部４１ａに対応する位置で正極板１１および負極板１２に作用する応力が集中的に高くなる。このときの応力は、上述した電極体１４の膨出力と同様に、テープ４０の内側端縁部４１ａが電極体１４の軸方向中央側にいくほど大きくなる。

上記のような応力が繰返し作用することによって、負極集電体露出部３７ｂよりも内周側に位置する負極板１２の負極活物質層３６に割れが生じる可能性がある。そうすると、この割れた部分で負極集電体３５が露出することで金属リチウムが析出する恐れがある。

そこで、本実施形態の非水電解質二次電池１０では、最外周の負極集電体露出部３７ｂにおいてテープ４０を貼着する領域を、負極板１２の軸方向両端のそれぞれから負極板１４の軸方向長さの１４％以内の領域としている。このような領域にテープ４０を貼着することで、テープ４０の内側端縁部４１ａに対応する位置で負極活物質層３６に作用する応力が比確的小さくなる。したがって、テープ４０の内側端縁部４１ａに対応する位置での負極活物質層３６の割れを有効に抑制することができる。

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＞
［正極板の作製］
正極活物質としてＬｉＮｉ_０．８８Ｃｏ_０．０９Ａｌ_０．０３Ｏ_２で表されるリチウム含有遷移金属酸化物を１００質量部と、アセチレンブラックを１質量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを０．９質量部とを混合し、さらにＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて、正極合剤スラリーを調製した。次に、当該正極合剤スラリーをアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。塗膜が形成された集電体をローラーを用いて圧延した後、所定の電極サイズに切断し、長手方向中央部に設けられた正極集電体露出部にアルミニウム製の正極リードを超音波溶接して、正極板を作製した。

［負極板の作製］
黒鉛粉末を９５質量部と、酸化ケイ素（ＳｉＯ）を５質量部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を１質量部と、結着剤としてのスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）の分散水を１質量部とを混合し、さらに水を適量加えて、負極合剤スラリーを調製した。次に、当該負極合剤スラリーを銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。塗膜が形成された集電体をローラーを用いて圧延した後、所定の電極サイズに切断し、巻始め端部に設けられた負極集電体露出部に負極リードを超音波溶接して、負極板を作製した。

［電極体の作製］
上記正極板および負極板を、ポリエチレン製多孔質膜からなるセパレータを介して巻回し、最外周に幅７ｍｍ、厚み３０μｍのポリプロピレン製の基材層を有するテープを、図６に示すように内側端縁部が負極板の軸方向両端のそれぞれから負極板の軸方向長さの１４％の位置となるように負極集電体露出部に貼り付けて、電極体を作製した。このとき、電極体の最外周の全周が、負極集電体露出部で構成されるようにした。

［非水電解質の作製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを体積比１：３で混合した混合溶媒１００質量部に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）５質量部を添加し、ＬｉＰＦ_６を１．５モル／リットルの濃度で溶解させて、非水電解液を調製した。

［二次電池の作製］
上記電極体の上下に絶縁板をそれぞれ配置し、電極体の負極リードをケース本体の底部に溶接すると共に、電極体の正極リードを封口体のフィルタに溶接して、電極体をケース本体内に収納した。その後、ケース本体内に上記非水電解液を注入した。最後に、ケース本体の開口部を封口体で塞いで非水電解質二次電池を作製した。この二次電池の容量は４６００ｍＡｈであった。

＜実施例２＞
上記正極板および負極板を、ポリエチレン製多孔質膜からなるセパレータを介して巻回した後、軸方向両端に幅３ｍｍ、厚み３０μｍのポリプロピレン製の基材層を有するテープを、図８に示すように、内側端縁部が負極板の軸方向両端のそれぞれから負極板の軸方向長さの８％の位置となるように負極集電体露出部に貼り付けて、電極体を作製した。これ以外は実施例１と同様にして非水電解質二次電池を作製した。

＜比較例＞
上記正極板および負極板を、ポリエチレン製多孔質膜からなるセパレータを介して巻回した後、軸方向両端に幅９ｍｍ、厚み３０μｍのポリプロピレン製の基材層を有するテープを、図９に示すように、内側端縁部が負極板の軸方向両端のそれぞれから負極板の軸方向長さの１７％の位置となるように負極集電体露出部に貼り付けて、電極体（１４Ａ）を作製した。これ以外は実施例１と同様にして非水電解質二次電池を作製した。

［評価・データ］
下記の条件で実施例１、実施例２、及び、比較例の各非水電解質二次電池について充放電サイクル試験を実施し、試験後に電極体の負極板の負極活物質層割れの有無を確認した。

［充放電条件］
２５℃環境下において、１３８０ｍＡ（０．３時間率）の定電流充電にて４．２Ｖに達した後、４．２Ｖで終止電流を９２ｍＡとした定電圧充電を行い、２０分間休止後、放電電流４６００ｍＡ（１時間率）で定電流放電を行い、２０分休止するという充放電サイクルを５００サイクル繰り返した。

評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１および２では、負極活物質層割れは発生しなかったが、比較例では負極活物質層割れが発生していた。これにより、テープの内側端縁部の位置が負極板の両端のそれぞれから負極板の軸方向長さの１４％以内に位置することが良いことが確認できた。

なお、本開示の非水電解質二次電池は、上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲内において種々の変更や改良が可能であることはいうまでもない。

１０非水電解質二次電池、１１正極板、１２負極板、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、２８空間、３０正極集電体、３１正極活物質層、３２正極集電体露出部、３５負極集電体、３６負極活物質層、３７ａ，３７ｂ負極集電体露出部、４０テープ、４１ａ内側端縁部、４１ｂ外側端縁部、４６基材層、４８接着剤層。

Claims

帯状の正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極板と、帯状の負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極板とが、絶縁性のセパレータを介して巻回された電極体を備え、
前記電極体の最外周には前記負極集電体が露出した負極集電体露出部が設けられ、前記負極板の巻終わり端が前記負極集電体露出部に貼着されたテープで固定されており、
前記テープは、前記負極板の軸方向両端のそれぞれから、前記負極板の前記軸方向長さの１４％以内の領域に貼着されている、非水電解質二次電池。
前記テープは、基材層と接着剤層とで構成され、前記基材層の主成分がポリプロピレンである、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
前記テープの厚みが８μｍ以上４０μｍ以下である、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。
前記負極活物質層は負極活物質として炭素材料とケイ素材料を含み、前記ケイ素材料の前記負極活物質中の含有量は３質量％以上２０質量％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。