JPWO2019111742A1

JPWO2019111742A1 - 非水電解質二次電池

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Publication number: JPWO2019111742A1
Application number: JP2019558139A
Authority: JP
Inventors: 洋裕今西; 篤見澤; 隆希中尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-11-26
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: JP7187481B2; EP3723182A1; WO2019111742A1; CN111433966A; CN111433966B; EP3723182A4; US20200373626A1; US11658345B2

Abstract

本開示は、充放電サイクルに伴う極板変形が抑制された非水電解質二次電池を提供することを目的とする。本開示の実施形態の一例である非水電解質二次電池は、巻回型の電極体（１４）を備える。電極体（１４）は、最外周面に設けられた負極集電体が露出する露出部（４２）に貼着されたテープ（５０）を有する。テープ（５０）は、正極合剤層の巻き終り側端（３１ｅ）及び負極合剤層の巻き終り側端（４１ｅ）の少なくとも一方と電極体（１４）の径方向に重ならないように、露出部（４２）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。

リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池は、電気自動車、大型蓄電設備などの電源として利用されている。非水電解質二次電池を構成する電極体としては、正極及び負極をセパレータを介して巻回してなる巻回型の電極体が挙げられる。一般的に、巻回型の電極体の最外周面には、電極体の巻回構造を維持するための巻き止めテープが貼着される（特許文献１，２参照）。

特開２０１０−２１２０８６号公報特開２００９−１９９９７４号公報

ところで、非水電解質二次電池の充放電サイクルに伴って電極体が膨張し、電極体には外装缶からの圧力が作用する。このとき、電極体を構成する極板が屈曲する極板変形（後述の図８参照）が発生する場合がある。そして、大きな極板変形が発生すると、内部短絡につながる場合がある。非水電解質二次電池において、内部短絡の一因となり得る極板変形を十分に抑制することは重要な課題である。

本開示の一態様である非水電解質二次電池は、正極集電体の両面に正極合剤層が形成されてなる正極と、負極集電体の両面に負極合剤層が形成されてなる負極と、前記正極及び前記負極の間に介在するセパレータとで構成された巻回型の電極体を備えた非水電解質二次電池であって、前記電極体は、最外周面において、前記負極集電体が露出する露出部が設けられるとともに、前記負極の巻き終り側端部から前記電極体の巻き終り端を跨ぐように貼着されたテープを有し、前記テープは、前記正極合剤層の巻き終り側端及び前記負極合剤層の巻き終り側端の少なくとも一方と前記電極体の径方向に重ならないように、前記電極体の最外周面に貼着されていることを特徴とする。

本開示の一態様である非水電解質二次電池によれば、内部短絡の一因となり得る極板変形を十分に抑制することができる。

図１は実施形態の一例である非水電解質二次電池の縦方向断面図である。図２は実施形態の一例である非水電解質二次電池の横方向断面図である。図３は実施形態の一例である電極体の斜視図である。図４は実施形態の他の一例である電極体の斜視図である。図５は実施形態の他の一例である電極体の斜視図である。図６は実施形態の他の一例である電極体の斜視図である。図７は実施形態の他の一例である電極体の斜視図である。図８は極板変形の評価方法を説明するための図である。

上述のように、巻回型の電極体を備えた非水電解質二次電池において、内部短絡の一因となり得る極板変形を十分に抑制することは重要な課題である。本発明者らの検討の結果、電極体の最外周面に貼着されるテープが極板変形に大きく寄与していることが判明した。そして、正極合剤層の巻き終り側端及び負極合剤層の巻き終り側端の少なくとも一方と電極体の径方向に重なる位置を避けてテープを貼着することにより、極板変形が抑制されることを見出した。合剤層は集電体と比較して厚みが大きく合剤層の巻き終り側端には段差が形成されるので、電極体の膨張に伴って発生する応力が当該巻き終り側端に集中して極板変形の一因になると考えられる。合剤層の巻き終り側端と重なる位置を避けてテープを配置することで、かかる応力の集中を緩和でき、極板変形が抑制されると推測される。

以下、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。以下では、本開示に係る非水電解質二次電池の実施形態の一例として、巻回型の電極体１４が円筒形状の電池ケース１５に収容された円筒形電池を例示するが、電池は角形の電池ケースを備えた角形電池、金属層と樹脂層が積層したラミネートシートで構成される電池ケースを備えたラミネート電池等であってもよい。なお、本明細書では、説明の便宜上、電池ケース１５の封口体１７側を「上」、外装缶１６の底部側を「下」として説明する。

図１は、実施形態の一例である非水電解質二次電池１０の縦方向（軸方向）断面図、図２は非水電解質二次電池１０の横方向（径方向）断面図である。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、電極体１４と、非水電解質（図示せず）と、電極体１４及び非水電解質を収容する電池ケース１５とを備える。電極体１４は、正極集電体３０の両面に正極合剤層３１が形成されてなる正極１１と、負極集電体４０の両面に負極合剤層４１が形成されてなる負極１２と、正極１１及び負極１２の間に介在するセパレータ１３とで構成される。電極体１４は、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して巻回されてなる巻回構造を有する。電池ケース１５は、有底筒状の外装缶１６と、外装缶１６の開口部を塞ぐ封口体１７とで構成される。また、非水電解質二次電池１０は、外装缶１６と封口体１７との間に配置される樹脂製のガスケット２８を備える。

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。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。なお、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。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ_６等のリチウム塩が使用される。

電極体１４は、長尺状の正極１１と、長尺状の負極１２と、長尺状の２枚のセパレータ１３と、正極１１に接合された正極タブ２０と、負極１２に接合された負極タブ２１とで構成される。負極１２は、リチウムの析出を抑制するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成される。即ち、負極１２は、正極１１より長手方向及び短手方向（上下方向）に長く形成される。２枚のセパレータ１３は、少なくとも正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、例えば正極１１を挟むように配置される。

電極体１４の上下には、絶縁板１８，１９がそれぞれ配置される。図１に示す例では、正極１１に取り付けられた正極タブ２０が絶縁板１８の貫通孔を通って封口体１７側に延び、負極１２に取り付けられた負極タブ２１が絶縁板１９の外側を通って外装缶１６の底部側に延びている。正極タブ２０は封口体１７の底板であるフィルタ２３の下面に溶接等で接続され、フィルタ２３と電気的に接続された封口体１７の天板であるキャップ２７が正極端子となる。負極タブ２１は外装缶１６の底部内面に溶接等で接続され、外装缶１６が負極端子となる。

外装缶１６は、例えば有底円筒形状の金属製容器である。上述のように、外装缶１６と封口体１７との間にはガスケット２８が設けられ、電池ケース１５の内部空間が密閉される。外装缶１６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１７を支持する溝入れ部２２を有する。溝入れ部２２は、外装缶１６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１７を支持する。また、外装缶１６の上端部は、内側に折り曲げられ封口体１７の周縁部に加締められている。

封口体１７は、電極体１４側から順に、フィルタ２３、下弁体２４、絶縁部材２５、上弁体２６、及びキャップ２７が積層された構造を有する。封口体１７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２５を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２４と上弁体２６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２５が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、下弁体２４が上弁体２６をキャップ２７側に押し上げるように変形して破断することにより、下弁体２４と上弁体２６の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２６が破断し、キャップ２７の開口部からガスが排出される。

本実施形態では、正極タブ２０が正極１１の長手方向中央部であって、電極体１４の巻き始め側端及び巻き終り側端から離れた位置に設けられている。他方、負極タブ２１は電極体１４の巻き終り側に位置する負極１２の長手方向一端部に設けられている。なお、電極タブの配置は特に限定されず、例えば負極タブ２１に加えて、他の負極タブが電極体１４の巻き始め側に位置する負極１２の長手方向他端部に設けられていてもよい。

本明細書では、電極体１４の巻き終り側に位置する正極１１の長手方向一端を正極１１の巻き終り側端、負極１２の長手方向一端を負極１２の巻き終り側端１２ｅとする。また、電極体１４の巻き始め側に位置する正極１１の長手方向他端を正極１１の巻き始め側端、負極１２の長手方向他端を負極１２の巻き始め側端とする。同様に、電極体１４の巻き終り側に位置する負極合剤層４１の長手方向一端を負極合剤層４１の巻き終り側端４１ｅとする。本実施形態では、正極１１の巻き終り側端と正極合剤層３１の巻き終り側端３１ｅとが一致している。

図２に示すように、正極１１は、帯状の正極集電体３０と、当該集電体の両面に形成された正極合剤層３１とを有する。正極１１には、例えば集電体の長手方向中間部に正極集電体の表面が露出した露出部が形成され、当該露出部に正極タブ２０が接合されている。正極合剤層３１は、正極活物質と、導電剤と、結着剤とで構成される。正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１つの遷移金属元素を含有するリチウム複合金属酸化物が例示できる。リチウム複合金属酸化物はＡｌ、Ｍｇ、及びＺｒ等の異種金属元素を含むことができる。

負極１２は、帯状の負極集電体４０と、当該負極集電体の両面に形成された負極合剤層４１とを有する。負極合剤層４１は、負極活物質と、結着剤とで構成され、必要により導電剤を含んでいてもよい。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、リチウムチタン複合酸化物、Ｓｉ、Ｓｎ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。

電極体１４の最外周面には、負極集電体４０の表面が露出する露出部４２が設けられている。非水電解質二次電池１０では、露出部４２が負極端子である外装缶１６の内面に接触することで、負極１２と負極端子が電気的に接続され良好な集電性を確保できる。なお、露出部４２には負極タブ２１が溶接等により接続される。負極タブ２１を用いる場合、負極１２の集電性が向上する。他方、露出部４２と外装缶１６との接触により負極１２の集電性を確保できるため、負極タブ２１を設けない構成としてもよい。この場合、例えばリードの厚み分、電極体１４の体積を大きくでき、電池の高容量化を図ることができる。

露出部４２は、電極体１４の最外周面の一部に設けられてもよく、例えば負極１２の巻き終り側端１２ｅの巻内面から延出したセパレータ１３が電極体１４の最外周面の一部に存在してもよいが、好ましくは後述のテープ５０を貼着していない状態において最外周面の全域に設けられる。本実施形態では、露出部４２のうち負極集電体４０の両面に負極合剤層４１が形成されていない部分が、電極体１４の１周分以上の長さで設けられている。しかし、露出部４２のうち負極集電体４０の巻外面にのみ負極合剤層４１が形成されていない部分を電極体１４の最外周面に配置してもよい。

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。セパレータ１３は、単層構造、積層構造のいずれであってもよく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、セルロースなどで構成される。ポリオレフィン樹脂を用いる場合、ポリオレフィン樹脂からなる基材表面にアラミド樹脂を塗布して表面に耐熱層を設けることが好ましい。セラミック粒子を含む樹脂を用いて耐熱層を設けることもできる。

以下、電極体１４の構成について、特に電極体１４の最外周面に貼着されるテープ５０について詳説する。

電極体１４の最外周面には、負極１２の巻き終り側端部（巻き終り側端１２ｅ及びその近傍）から電極体１４の巻き終り端を跨ぐようにテープ５０（図３参照）が貼着されている。テープ５０は、電極体１４の巻回構造を維持するための巻き止めテープである。電極体１４の最外周面の全域に露出部４２が設けられている場合は、負極１２の巻き終り側端１２ｅが電極体１４の巻き終り端となる。負極１２の巻き終り側端１２ｅの巻内面からセパレータ１３が延出することで電極体１４の最外周面の一部にセパレータ１３が存在する場合は、セパレータ１３の巻き終り側端が電極体１４の巻き終り端となる。

テープ５０を用いて負極１２の巻き終り側端部を固定することで、電極体１４の巻回構造が維持され、例えば電池の製造工程において外装缶１６に電極体１４をスムーズに収容できる。電極体１４の最外周面には負極集電体４０の表面が露出した露出部４２が形成されているので、テープ５０は露出部４２に貼着される。本実施形態では、電極体１４の最外周面の全域が露出部４２であって、テープ５０は露出部４２のみに貼着されている。

テープ５０は、例えば絶縁性の有機材料で構成された基材層と、電極体１４に対して接着性を有する接着剤層とを有する。テープ５０は、実質的に導電性を有さない絶縁テープであることが好ましい。テープ５０は、３層以上の層構造を有していてもよく、基材層が２層以上の同種又は異種積層フィルムで構成されてもよい。テープ５０の厚みは、例えば１０μｍ〜６０μｍであり、好ましくは１５μｍ〜４０μｍである。また、テープ５０には、チタニア、アルミナ、シリカ、ジルコニアなどの無機物フィラーが含有されていてもよく、基材層、接着剤層とは別に無機物フィラーを含有する層が設けられていてもよい。

基材層を構成する好適な樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドなどが例示できる。接着剤層は、例えば、基材層の一方の面上に接着剤を塗工して形成される。接着剤層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。接着剤層を構成する接着剤の一例は、アクリル系接着剤、合成ゴム系接着剤である。

テープ５０は、正極合剤層３１の巻き終り側端３１ｅ及び負極合剤層４１の巻き終り側端４１ｅの少なくとも一方と電極体１４の径方向に重ならないように、電極体１４の最外周面（露出部４２）に貼着されている。本実施形態では、正極１１の巻き終り側端と正極合剤層３１の巻き終り側端３１ｅとが一致している。合剤層の巻き終り側端３１ｅ，４１ｅと重なる位置を避けてテープ５０を貼着することで、電極体１４の膨張に伴う極板変形が抑制される。

図３に示す例では、正極合剤層３１の巻き終り側端３１ｅ及び負極合剤層４１の巻き終り側端４１ｅと電極体１４の径方向に重ならないように、テープ５０が電極体１４の最外周面に貼着されている。つまり、テープ５０は負極１２の巻き終り側端部から電極体１４の巻き終り端である負極１２の巻き終り側端１２ｅを跨ぐように電極体１４の最外周面に貼着されるとともに、テープ５０は合剤層の巻き終り側端３１ｅ，４１ｅと電極体１４の径方向に重ならないように配置される。テープ５０は、細長い帯状に形成され、長手方向が電極体１４の周方向に沿うように貼着されている。テープ５０は、電極体１４の周方向に沿って、例えば最外周面の周長の５０％以上、好ましくは８０％以上の長さ範囲に貼着される。

テープ５０は、電極体１４の軸方向両端から１５ｍｍの範囲の少なくとも一部に貼着されることが好ましい。電極体１４の軸方向両端部、特に下端部にテープ５０を貼着することで、電極体１４を外装缶１６に挿入する際に、電極体１４の端部が外装缶１６と接触して極板の捲れ、破断、損傷等が生じることを防止できる。図３に示す例では、電極体１４の軸方向両端から１５ｍｍの範囲のみにテープ５０が貼着されている。後述の実施例に示すように、電極体１４の軸方向中央部を避けて軸方向両端部のみにテープ５０を貼着することにより、極板変形の抑制効果が向上する。

電極体１４の軸方向両端部に貼着される２つのテープ５０は、互いに異なる形状、寸法を有していてもよいが、一般的には同じものを用いる。各テープ５０の幅は、例えば５ｍｍ〜１２ｍｍである。各テープ５０は、電極体１４の最外周面の上下両端にテープ５０の端を合わせてそれぞれ貼着されてもよいが、上下両端から食み出さないことが好ましいため、貼着誤差を考慮して上下両端との間に所定の間隔をあけて貼着されてもよい。

テープ５０は、電極体１４の最外周面において、図２に示す劣弧ａｃに対応する第１領域４２ａｃ及び劣弧ｂｃに対応する第２領域４２ｂｃの少なくとも一方を避けて貼着されることが好ましい。より好ましくは、第１領域４２ａｃ及び第２領域４２ｂｃの両方を避けてテープ５０が貼着される。即ち、テープ５０は、電極体１４の最外周面のうち、優弧ａｂに対応する第３領域４２ａｂに貼着されることが好ましい。

ここで、点ａ〜ｃはいずれも、電極体１４の最外周面に存在する。点ａは、電極体１４の巻回中心αに対し、負極合剤層４１の巻き終り側端４１ｅに対応する位置から最外周面に沿って負極１２の巻き終り側に１０°の点を意味する。点ｂは、正極合剤層３１の巻き終り側端３１ｅに対応する位置から最外周面に沿って正極１１の巻き始め側に１０°の点を意味する。また、点ｃは、巻き終り側端３１ｅに対応する位置と巻き終り側端４１ｅに対応する位置との中点である。

巻き終り側端３１ｅ，４１ｅは、電極体１４の径方向に重ならないことが好ましく、例えば電極体１４の巻回中心αに対して、巻き終り側端３１ｅと巻き終り端４１ｅとがなす角度は１０°〜６０°が好適である。電極体１４の最外周面の第３領域４２ａｂにテープ５０を貼着することで、製造過程でテープ５０の位置ずれが多少発生したとしてもテープ５０が巻き終り側端３１ｅ，４１ｅと重なる位置に貼着されることを防止できる。テープ５０は、第３領域４２ａｂの上下両端部に電極体１４の周方向に沿って貼着されることが好適である。テープ５０は、例えば電極体１４の周方向に沿った第３領域４２ａｂの長さの８０％以上又は９０％以上の長さ範囲に貼着される。

図４〜図７は、実施形態の他の一例であるテープ５０，５１の貼着状態を示す図である。図４に示す例では、露出部４２の上下両端部において、正極合剤層３１の巻き終り側端３１ｅと電極体１４の径方向に重ならない位置にテープ５０が貼着されている。他方、テープ５０は負極合剤層４１の巻き終り側端４１ｅと重なる位置に貼着されている。図５に示す例では、露出部４２の上下両端部において、巻き終り側端４１ｅと重ならない位置であって、巻き終り側端３１ｅと重なる位置にテープ５０が貼着されている。

図６及び図７に示す例では、巻き終り側端３１ｅ，４１ｅと重なる位置を避けて露出部４２にテープ５０，５１が貼着されている点で、図３に示す例と共通する。他方、図６に示す例では、テープ５１の幅（上下方向長さ）がテープ５０の幅よりも大きく、電極体１４の軸方向略全長にわたって貼着されている点で、図３に示す例と異なる。テープ５１は、例えば第３領域４２ａｂ（図２参照）において、上下方向の両端部及び中央部を含む広範囲に貼着されている。図７に示す例では、テープ５０が露出部４２（第３領域４２ａｂ）の上下方向中央部のみに貼着されている点で、図３に示す例と異なる。

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＞
［正極の作製］
１００質量部のＬｉＮｉ_０．８８Ｃｏ_０．０９Ａｌ_０．０３Ｏ_２と、１質量部のアセチレンブラックと、０．９質量部のポリフッ化ビニリデンとを混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを適量加えて、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厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる長尺状の正極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。乾燥した塗膜をローラーを用いて圧縮した後、所定の電極サイズに切断し、正極集電体の両面に正極合剤層が形成された正極（厚さ０．１４４ｍｍ、幅６２．６ｍｍ、長さ８６１ｍｍ）を作製した。正極の長手方向中央部に、合剤層が存在せず集電体表面が露出した露出部を設け、アルミニウム製の正極タブを露出部に溶接した。

［負極の作製］
９５質量部の黒鉛粉末と、５質量部のＳｉ酸化物と、１質量部のカルボキシメチルセルロースナトリウムと、１質量部のスチレン−ブタジエンゴムのディスパージョンとを混合し、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厚さ８μｍの銅箔からなる長尺状の負極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。乾燥した塗膜をローラーを用いて圧縮した後、所定の電極サイズに切断し、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された負極（厚さ０．１６０ｍｍ、幅６４．２ｍｍ、長さ９５９ｍｍ）を作製した。負極の長手方向一端部（電極体の巻き終り側に位置する端部）に合剤層が存在せず集電体表面が露出した露出部を設け、ニッケル製の負極タブを露出部に溶接した。

［電極体の作製］
上記正極及び上記負極をポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを介して巻回することで、巻回型の電極体を作製した。電極体の最外周面は、その全域が負極集電体の表面が露出した露出部である。正極合剤層の巻き終り側端及び負極合剤層の巻き終り側端と電極体の径方向に重ならないように、負極の巻き終り端を含む電極体の最外周面にテープを貼着して、電極体の巻回構造を維持した。テープには、厚さ３０μｍ、幅（電極体の上下方向に沿った長さ）９ｍｍ、長さ（電極体の周方向に沿った長さ）５０ｍｍのポリプロピレン製のテープを用いた。図３に示すように、２つのテープを電極体の軸方向両端部から１５ｍｍの範囲のみにそれぞれ貼着した。

［非水電解液の調製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを、ＥＣ：ＤＭＣ＝３：７の体積比で混合した。当該混合溶媒に５質量％のビニレンカーボネートを添加し、ＬｉＰＦ_６を１．５ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させて非水電解液を調製した。

［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、負極リードを電池ケースに溶接すると共に正極リードを封口体に溶接し、電極体を外装缶内に収容した。その後、上記非水電解液を外装缶内に注入し、外装缶の開口端部をガスケットを介して封口体にかしめ固定することにより電池ケースを密閉して円筒形の非水電解質二次電池を作製した。電池の容量は、４６００ｍＡｈであった。

＜実施例２＞
実施例１で用いたテープを、負極合剤層の巻き終り側端と電極体の径方向に重なり、正極合剤層の巻き終り側端とは重ならないように、電極体の最外周面に貼着（図４参照）したこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。

＜実施例３＞
実施例１で用いたテープを、正極合剤層の巻き終り側端と電極体の径方向に重なり、負極合剤層の巻き終り側端とは重ならないように、電極体の最外周面に貼着（図５参照）したこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。

＜実施例４＞
幅６２ｍｍのポリプロピレン製のテープ（１つ）を、電極体の軸方向中央部及び両端部を含む範囲に貼着（図６参照）したこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。

＜実施例５＞
実施例１で用いたテープ（１つ）を、電極体の軸方向中央部に貼着（図７参照）したこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。

＜比較例１＞
長さ６２ｍｍのポリプロピレン製のテープ（２つ）を、正極合剤層の巻き終り側端及び負極合剤層の巻き終り側端と電極体の径方向に重なるように、電極体の軸方向両端部から１５ｍｍの範囲にそれぞれ貼着したこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。

［サイクル試験］
実施例及び比較例の各電池を、２５℃の温度環境において１３８０ｍＡ（０．３時間率）の定電流で電池電圧４．２Ｖまで充電し、終止電流を９２ｍＡとした定電圧充電を行った。その後、２０分間休止し、４６００ｍＡ（１時間率）で定電流放電を行い、２０分間休止した。この充放電サイクルを５００サイクル繰り返した。

［極板変形評価（図８参照）］
上記サイクル試験後の電池を、１３８０ｍＡ（０．３時間率）の定電流で電池電圧４．２Ｖまで充電し、終止電流を９２ｍＡとした定電圧充電を行った後、Ｘ線ＣＴ装置（ＳＭＸ−２２５ＣＴＦＰＤＨＲ、島津製作所製）を用いて電極体の巻回中心近傍の断面観察を行った。図８に示すように、角度θが１５０°以下となる極板（正極及び負極の少なくとも一方）の変形（屈曲）が確認された場合に極板変形ありと判定した。下記の基準に基づいて極板変形を評価し、評価結果を表１に示した。
〇：極板変形は確認されず
△：１層の極板変形を確認
×：２層以上の極板変形を確認

表１に示す結果から、実施例の電池はいずれも、比較例の電池と比べて、サイクル試験後における極板変形が発生し難いことが分かる。特に、電極体の軸方向両端部のみにテープを貼着した場合（実施例１〜３）に、極板変形の抑制効果が向上する。電極体の軸方向中央部は充放電サイクルにより電極体が膨張し易い部分であるため、当該部分を避けてテープを貼着することにより、極板変形の抑制効果が向上したと考えられる。

合剤層は集電体と比較して厚みが大きく合剤層の巻き終り側端には段差が形成されるので、電極体の膨張に伴って発生する応力が当該巻き終り側端に集中して極板変形の一因になると考えられる。そして、当該極板変形にはテープの貼着形態が大きく関与している。実施例の電池では、合剤層の巻き終り側端と重なる位置を避けてテープを配置することで、上記応力の集中を緩和でき極板変形が抑制される。他方、比較例の電池では、応力の集中を十分に緩和できず、極板変形が発生したものと考えられる。

１０非水電解質二次電池、１１正極、１２ｅ，３１ｅ，４１ｅ巻き終り側端、１２負極、１３セパレータ、１４電極体、１５電池ケース、１６外装缶、１７封口体、１８，１９絶縁板、２０正極タブ、２１負極タブ、２２溝入れ部、２３フィルタ、２４下弁体、２５絶縁部材、２６上弁体、２７キャップ、２８ガスケット、３０正極集電体、３１正極合剤層、４０負極集電体、４１負極合剤層、４２露出部、４２ａｃ第１領域、４２ｂｃ第２領域、４２ａｂ第３領域、５０，５１テープ

Claims

正極集電体の両面に正極合剤層が形成されてなる正極と、負極集電体の両面に負極合剤層が形成されてなる負極と、前記正極及び前記負極の間に介在するセパレータとで構成された巻回型の電極体を備えた非水電解質二次電池であって、
前記電極体は、最外周面において、前記負極集電体が露出する露出部が設けられるとともに、前記負極の巻き終り側端部から前記電極体の巻き終り端を跨ぐように貼着されたテープを有し、
前記テープは、前記正極合剤層の巻き終り側端及び前記負極合剤層の巻き終り側端の少なくとも一方と前記電極体の径方向に重ならないように、前記電極体の最外周面に貼着されている、非水電解質二次電池。
前記電極体の最外周面において、前記電極体の巻回中心に対し、前記負極合剤層の巻き終り側端に対応する位置から前記最外周面に沿って前記負極の巻き終り側に１０°の点をａ、前記正極合剤層の巻き終り側端に対応する位置から前記最外周面に沿って前記正極の巻き始め側に１０°の点をｂ、前記負極合剤層の巻き終り側端に対応する位置と前記正極合剤層の巻き終り側端に対応する位置との中点をｃとしたとき、前記テープは劣弧ａｃ及び劣弧ｂｃの少なくとも一方に対応する領域を避けて貼着されている、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
前記テープは、前記正極合剤層の巻き終り側端及び前記負極合剤層の巻き終り側端と前記電極体の径方向に重ならないように、前記電極体の最外周面に貼着されている、請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池。
前記テープは、前記電極体の軸方向両端から１５ｍｍの範囲の少なくとも一部に貼着されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
前記テープは、前記電極体の軸方向両端から１５ｍｍの範囲のみに貼着されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。