WO2011001617A1

WO2011001617A1 - 捲回型電極群および電池

Info

Publication number: WO2011001617A1
Application number: PCT/JP2010/003946
Authority: WO
Inventors: 植田智博; 佐野陽子
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2011-01-06
Also published as: JP2011014297A; CN102057521A; EP2320496A4; US20110217576A1; EP2320496A1

Abstract

　柱状の導電性巻芯１４と、負極シート１５と、正極シート１６と、負極シート１５および正極シート１６の間に介在するセパレータ１７とを備え、負極シート１５における露出部２６が、第１の平坦部２０において導電性巻芯１４と接合されている捲回型電極群１２において、導電性巻芯１４の端縁２８は、曲面部１８の表面に位置しておらず、所定半径の円周２３よりも導電性巻芯１４の径方向内側に位置している。第１の平坦部２０と露出部２６との接合部２７も、いずれも所定半径の円周２３よりも導電性巻芯１４の径方向内側に位置している。

Description

捲回型電極群および電池

　本発明は、正極または負極の集電板が導電性巻芯に接続された捲回型電極群における導電性巻芯の構造の改良に関する。

　正極および負極がセパレータを挟んで捲回された捲回型電極群は、単位体積あたりの正極と負極との対向面積が大きいことから、電池を小型化するのに好適である。

　下記特許文献１および２に開示の円筒状のリチウムイオン電池は、集電板としての負極芯体および負極芯体の表面に保持された負極活物質を備える負極と、正極と、負極および正極の間に配置されるセパレータと、導電性巻芯とを備えており、負極、正極およびセパレータが導電性巻芯に巻き付けられて捲回型電極群を形成している。この捲回型電極群において、負極芯体は、負極活物質が保持されていない芯体露出部を巻付け方向の端部に備えている。また、芯体露出部は、導電性巻芯の長手方向に沿った２以上の箇所で導電性巻芯と点溶接されており、導電性巻芯と直接に接続されている。

　このように構成された捲回型電極群は、導電性巻芯が、負極と外部端子とを接続するためのリードの役割を兼ねており、さらに、導電性巻芯自体が、外部端子をも兼ねている。このため、部品点数を削減して、より一層の小型化を図ることができる。また、外部端子の役割を兼ねる導電性巻芯が負極と直接に接続していることから、高い出力を得やすく、負極の集電構造が単純で製造工程が簡易になる。

特開２００５－８５５５６号公報特開２００８－２４３７０４号公報

　しかしながら、上記捲回型電極群の構成によれば、導電性巻芯と負極芯体との接点に、溶接に伴う突起が生じるため、導電性巻芯に巻き付けられた負極、正極およびセパレータに対して局所的に過剰な圧力がかかるおそれがある。このような局所的な過剰の圧力は、負極芯体および正極芯体から活物質を剥離させたり、セパレータを破損させたりする要因となる。また、導電性巻芯と負極芯体との溶接箇所にはバリが生じやすいことから、電池を小型化するために導電性巻芯の径を小さくすることによって、活物質の剥離やセパレータの破損がより一層顕著になる。負極および正極からの活物質層の剥離は、電池の容量を低下させる要因であり、セパレータの破損は、内部短絡を生じさせる要因である。

　本発明は、正極または負極の集電板が導電性巻芯に直接接続されている捲回型電極群において、小型化を図りながら、活物質層の剥離やセパレータの破損を抑制することを目的とする。

　本発明の一局面の捲回型電極群は、正極集電シートおよび正極集電シートの表面に担持された正極活物質層を備える正極シートと、負極集電シートおよび負極集電シートの表面に担持された負極活物質層を備える負極シートと、正極シートおよび負極シートの間に介在するセパレータと、正極シート、負極シートおよびセパレータの重ね合わせ体が捲回されている柱状の導電性巻芯と、を備え、正極シートまたは負極シートは、その捲回中心側の端部の表面に活物質層が担持されていない露出部を備え、導電性巻芯の横断面の外形は、所定半径の円周の一部を切り欠いて形成されたような第１の平坦部と、第１の平坦部に連なり、上記円周に沿って存在する曲面部と、を含み、露出部は、導電性巻芯の軸方向に沿った複数の個所で第１の平坦部と接合されており、露出部の端縁は、第１の平坦部側において、上記円周の内側に位置していることを特徴とする。

　本発明の他の一局面の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、電池ケースに収容される上記捲回型電極群と、電池ケースに収容される非水電解質と、を備える。

　本発明によれば、正極または負極の集電板が導電性巻芯に直接接続されている捲回型電極群において、集電板からの活物質層の剥離やセパレータの破損を抑制することができ、小型化を図りながら容量が維持され、かつ、内部短絡のおそれが抑制された電池を提供することができる。

実施形態におけるピン型のリチウムイオン電池を模式的に示す片側断面図である。実施形態における捲回型電極群を模式的に示す横断面図である。導電性巻芯と集電シートとの接合方法の一例を模式的に示す説明図である。

　以下、本発明の実施形態について、ピン型のリチウムイオン電池を例に挙げて詳細に説明する。
　図１を参照して、リチウムイオン電池１０は、略円筒状の電池ケース１１と、電池ケース１１内に収容された捲回型電極群１２および非水電解質と、電池ケース１１を封止する絶縁ガスケット１３と、を備えている。捲回型電極群１２は、柱状の導電性巻芯１４と、負極シート１５と、正極シート１６と、負極シート１５および正極シート１６間を隔離するセパレータ１７と、を備えている。捲回型電極群１２において、負極シート１５、正極シート１６およびセパレータ１７の重ね合わせ体は、柱状の導電性巻芯１４に渦巻状に捲回されている。

　図２を参照して、導電性巻芯１４の横断面の外形は、所定半径の円周２３に沿って存在する曲面部１８と、所定半径の円周２３の一部を切り欠いて形成されたような第１の平坦部２０と、第１の平坦部２０の反対側で所定半径の円周２３の一部を切り欠いて形成されたような第２の平坦部２１と、を備えている。第１の平坦部２０および第２の平坦部２１は、それぞれ曲面部１８に連なっている。なお、図２は、捲回型電極群１２の構造を示すために、負極シート１５、正極シート１６およびセパレータ１７の一部を弛んだ状態で示している。

　負極シート１５は、負極集電シート２４と、負極集電シート２４の両面に形成された負極活物質層２５ａ、２５ｂとを備えている。負極集電シート２４は、導電性巻芯１４への巻付け方向の一方の端部において、負極活物質層が形成されずに負極集電シート２４が露出している露出部２６を有している。負極シート１５と導電性巻芯１４とは、負極集電シート２４の露出部２６を導電性巻芯１４の第１の平坦部２０の表面に接合することにより、電気的に接続されている。露出部２６と第１の平坦部２０の表面とは、複数の箇所で抵抗溶接によって接合されている。接合箇所には、露出部２６の表面から導電性巻芯１４の径方向外側へ突出した接合部２７が形成されている。

　正極シート１６は、正極集電シート２９と、正極集電シート２９の両面に形成された正極活物質層３０ａ、３０ｂとを備えている。正極シート１６は、導電性巻芯１４の外周に巻き付けられた負極シート１５に対し、その外側からセパレータ１７を挟んで巻き付けられている。

　導電性巻芯１４としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタンなどからなる芯材を用いることができる。なお、後述するように、導電性巻芯１４と接合される電極シートは、正極シートであってもよい。この場合において、導電性巻芯１４には、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタンなどが挙げられる。

　導電性巻芯１４の径は、電池のサイズ、導電性巻芯１４の強度、加工性などを鑑みて、適宜設定することができる。曲面部１８の最大径は特に限定されないが、電池を小型化する観点より、０．５～５０ｍｍが好ましく、０．５～１０ｍｍが特に好ましい。また、特にピン型電池を作製する場合の曲面部１８の最大径は、０．５～６ｍｍが好ましく、１～４ｍｍがさらに好ましい。

　上記捲回型電極群１２において、接合部２７と、負極集電シート２４の露出部２６における端縁２８とは、導電性巻芯１４の横断面で見た場合に、いずれも所定半径の円周２３よりも内側に位置している。この所定半径の円周２３の一部は、曲面部１８と一致している。このような構成によれば、接合部２７および端縁２８と、導電性巻芯１４の周囲に捲回されている負極シート１５、正極シート１６およびセパレータ１７との接触を抑制することができる。このため、電池を小型化するために導電性巻芯１４の径を小さくした場合であっても、接合部２７および端縁２８が負極シート１５、正極シート１６およびセパレータ１７に対して局所的に過度な圧力を加えることを抑制できる。また、上記の構成によれば、負極集電シート２４の表面からの負極活物質層２５ａ、２５ｂの剥離や、セパレータ１７の破損を抑制することができる。このため、電池の容量低下や内部短絡の発生を抑制して、電池の信頼性を向上させることができる。

　第１の平坦部２０は、接合部２７および端縁２８が、いずれも所定半径の円周２３の内側に配置されるように形成されていればよく、その形状は特に限定されない。導電性巻芯１４の横断面から見た第１の平坦部２０の形状は、接合部２７および端縁２８を所定半径の円周２３の内側に配置することができる範囲において、導電性巻芯１４の径方向外側に湾曲していてもよい。また、導電性巻芯１４の径方向内側に湾曲していてもよい。第１の平坦部２０のサイズも特に限定されない。なお、スポット溶接などの抵抗溶接によって形成される接合部２７の直径は１ｍｍ程度またはそれ以上となる場合があることや、電池を小型化するために導電性巻芯１４の曲面部１８の最大径が上述の範囲に設定されることを勘案すれば、第１の平坦部２０における軸方向１９と直交する方向の幅は、１～４ｍｍ程度に設定することが好ましい。

　第１の平坦部２０は、例えば、あらかじめ第１の平坦部２０に対応する部位を備えた金型を用いて導電性巻芯１４を鋳造することにより形成できる。また、第１の平坦部２０は、円柱状の導電性巻芯における外周面の一部を切削することにより形成してもよい。

　負極集電シート２４の露出部２６と、導電性巻芯１４の第１の平坦部２０とは、例えば、スポット溶接などの抵抗溶接によって接合することができる。具体的には、図３を参照して、負極集電シート２４の露出部２６を導電性巻芯１４の第１の平坦部２０の表面に重ね合わせて、導電性巻芯１４を平板状の第２抵抗溶接電極３６上に配置する。ここで、導電性巻芯１４は、第２の平坦部２１を第２抵抗溶接電極３６に接触させる。次いで、針状の第１抵抗溶接電極３５の先端を露出部２６に接触させて、第１抵抗溶接電極３５と第２抵抗溶接電極３６との間に電流を印加する。これにより、電流を印加した箇所に接合部２７が形成されて、露出部２６と導電性巻芯１４とが接合される。各抵抗溶接電極３５、３６間に電流を印加する操作は、導電性巻芯１４の軸方向１９において、複数の箇所で繰り返す。これにより、導電性巻芯１４の軸方向１９に沿った複数の箇所に接合部２７が形成されることから、露出部２６と導電性巻芯１４との接合強度が大きくなる。

　再び図２を参照して、第１の平坦部２０は、その表面に、軸方向１９に延びる溝部２２を備えている。溝部２２は、その内部に、負極集電シート２４の端縁２８を収容している。負極集電シート２４は、後述するように、一般に金属箔であって、その端縁の形状が鋭い。このため、端縁２８が活物質層やセパレータに接触していると、電極群の捲回時の圧力によって負極活物質層２５ａ、２５ｂの剥離やセパレータ１７の破損を招くおそれがある。しかしながら、上記のような構成によれば、端縁２８が、単に所定半径の円周２３の内側に位置しているだけでなく、溝部２２の内部に収容されていることから、負極シート１５、正極シート１６およびセパレータ１７との接触をより一層確実に抑制することができる。

　溝部２２は、負極集電シート２４の端縁２８を差し込むことができる形状であればよく、溝部２２の幅や深さは特に限定されない。電池を小型化する観点より導電性巻芯１４の径が数ミリ程度に設定されることや、負極集電シート２４の厚みが通常１０～２０μｍ程度であることを勘案すれば、溝部２２の幅は、５０～５００μｍ程度であることが好ましい。

　第２の平坦部２１は、導電性巻芯１４の軸を挟んで第１の平坦部２０の反対側に形成されている。このように、導電性巻芯１４の第１の平坦部２０の反対側が曲面部１８ではなく、第２の平坦部２１を形成していることから、以下の理由により、導電性巻芯１４と負極集電シート２４とを接合する際の作業性、および接合部２７の加工精度がいずれも良好となる。

　電池を小型化する観点より導電性巻芯１４の径を数ミリ程度とする場合において、第１の平坦部２０と負極集電シート２４との接合には、上述の抵抗溶接が用いられる。抵抗溶接では、上述のように、導電性巻芯１４が平面状の第２抵抗溶接電極３６（図３参照）上に配置される。このため、導電性巻芯１４の軸を挟んで第１の平坦部２０と対向する部分にあらかじめ第２の平坦部２１を設けておくことにより、第２抵抗溶接電極３６上で導電性巻芯１４を安定させることができる。その結果、抵抗溶接の作業性が格段に向上して、導電性巻芯１４と負極集電シート２４との溶接強度を安定させることができる。

　また、負極集電シート２４の厚みは、導電性巻芯１４の径と比べて極めて薄いことから、抵抗溶接時の電流量が過剰となると、溶接点が破損して鋭利な断面を生じるおそれがある。また、負極集電シート２４の鋭利な断面が生じると、負極活物質層２５ａ、２５ｂが剥離したり、セパレータ１７が破損したりするおそれがある。一方、抵抗溶接時の電流量が不足すると、接合部２７の接合強度が不足する。しかし、導電性巻芯１４が第２の平坦部２１を備えていることにより、２つの抵抗溶接電極３５、３６間に電流を流した時の電流量を安定させて、溶接電流のばらつきを抑制することができる。その結果、接合部２７の加工精度が格段に向上して、導電性巻芯１４と負極集電シート２４との溶接強度を安定させることができる。

　第２の平坦部２１は、例えば、あらかじめ第２の平坦部２１の形状に対応する部位を備えた金型を用いて導電性巻芯１４を鋳造することにより形成できる。また、第２の平坦部２１は、円柱状の導電性巻芯における外周面の一部を切削することにより形成してもよい。

　捲回型電極群１２は、導電性巻芯１４が第１の平坦部２０および第２の平坦部２１を備えていることから、導電性巻芯１４の外周面と、導電性巻芯１４に巻き付けられる負極シート１５、正極シート１６およびセパレータとの間に、間隙が形成される。このような間隙が形成されることにより、捲回型電極群１２の内部に非水電解質を行き渡らせやすくなる。このため、非水電解質の分解、揮散などに伴う電池の劣化を抑制することができる。

　捲回型電極群１２は、導電性巻芯１４の第１の平坦部２０と、負極集電シート２４の露出部２６とを接合した後、負極シート１５を、セパレータ１７および正極シート１６とともに、導電性巻芯１４の周りに巻き付けることによって作製される。負極シート１５、正極シート１６およびセパレータ１７を巻き付けた後には、ポリプロピレン製などの絶縁性テープで捲回型電極群１２の最外周を固定する。さらに、導電性巻芯１４の一端３２に絶縁ガスケット１３を貫通させて、他端に絶縁カバー３４を取り付ける。こうして得られた捲回型電極群１２を電池ケース１１内に収容し、電池ケース１１内に非水電解質を注入した後、開口端３１をかしめ封口することによって、図１に示すリチウムイオン電池１０が得られる。

　再び図１を参照して、リチウムイオン電池１０は、導電性巻芯１４の一端３２を電池ケースの外部に露出させており、負極端子として兼用されている。導電性巻芯１４は、上述のように、接合部２７において負極シート１５と電気的に接続されている。このため、このような構成によれば、負極集電シート２４と、負極端子とを接続するためのリードが不要となり、部品点数を削減することができ、また、電池をより一層小型化することができる。なお、導電性巻芯１４に接続される電極シートの極性は、図１および図２に示す場合に限定されるものではなく、正極シートを導電性巻芯１４に接続させてもよい。この場合には、導電性巻芯が正極端子として用いられる。

　導電性巻芯１４の一端３２側には、リング状に成形された絶縁ガスケット１３が挿入されている。電池ケース１１の開口端３１はかしめ封口されており、これにより、電池ケース１１の開口が絶縁ガスケット１３によって封止される。

　捲回型電極群１２の最外周には、正極シート１６が巻き付けられている。そして、この最外周の正極シート１６における正極集電シート２９は、電池ケース１１の内周面に対して圧を加えるように接触している。このため、電池ケース１１と正極集電シート２９とが、電気的に接続されている。電池ケース１１の外表面には絶縁カバー３４が設けられており、絶縁カバー３４が設けられていない部分（かしめ封口部）がリチウムイオン電池１０の外部正極端子として用いられる。なお、導電性巻芯１４の他端には、電池ケース１１との間で短絡を生じないように、絶縁キャップ３３が取り付けられている。

　電池ケース１１としては、銀、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウム、ステンレス鋼などからなるケースを用いることができる。電池ケース１１の厚みは適宜設定できるが、強度や加工性を考慮すれば、５０～５００μｍが好ましく、１００～３００μｍが特に好ましい。電池ケース１１の直径は、強度と加工性とを両立する観点から、１～１００ｍｍが好ましく、０．１～５０ｍｍが特に好ましい。

　絶縁ガスケット１３の材質は、非水電解質に対する安定性および耐熱性を鑑みて適宜選択することができる。具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマー、パーフルオロアルコキシエチレンを含むコポリマーなどの各種ポリマーを、単独で、または２種以上を混合して用いることができる。また、上記例示のポリマーを、無機繊維などのフィラーと組み合わせて用いることもできる。絶縁ガスケットは、電池の気密性を高めるために、シール材でコーティングすることもできる。

　負極シート１５は、負極集電シート２４と、その両面に形成された負極活物質層２５ａ、２５ｂとを含む。負極集電シート２４は、捲回に適した帯状に形成される。また、負極集電シート２４は、金属箔であることが好ましい。負極集電シート２４の材質としては、銅、銅合金などが挙げられる。負極集電シート２４の材質は、負極シート１５から導電性巻芯１４への通電ロスを抑制する観点より、導電性巻芯１４における材質と同じであることが好ましい。負極活物質層２５ａ、２５ｂは負極活物質を含み、さらに必要に応じて、導電剤、結着剤などを含む。負極活物質としては、天然および人造の各種黒鉛、シリサイド、ケイ素酸化物、リチウム金属、各種合金材料などが挙げられる。結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、スチレン－ブタジエンゴムなどが挙げられる。導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）、各種グラファイトなどが挙げられる。

　正極シート１６は、正極集電シート２９と、その両面に形成された正極活物質層３０ａ、３０ｂとを含む。正極集電シート２９は、捲回に適した帯状に形成される。また、正極集電シート２９は、金属箔であることが好ましい。正極集電シート２９の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタンなどが挙げられる。なお、導電性巻芯に対して正極集電シートを接合させる場合には、正極シートから導電性巻芯への通電ロスを抑制する観点より、正極集電シートの材質と導電性巻芯の材質とを同じにすることが好ましい。正極活物質層３０ａ、３０ｂは正極活物質を含み、さらに必要に応じて、導電剤、結着剤などを含む。正極活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウム含有遷移金属酸化物、その他公知の各種正極活物質が挙げられる。結着剤および導電剤としては、負極シート１５に含まれる結着剤および導電剤として例示したものと同様のものが挙げられる。

　非水電解質としては、非水溶媒にリチウム塩などの支持塩を溶解したものが挙げられる。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄などを単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。非水溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの炭酸エステルを単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。非水電解質の形態は限定されず、液状、ゲル状、固体状（高分子固体電解質）などから適宜選択することができる。

　セパレータ１７としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられ、特に、イオン透過度が大きく、適度な機械的強度および絶縁性を備えたものが好ましい。また、１種の材料からなる単層膜であってもよく、２種以上の材料からなる複合膜または多層膜であってもよい。セパレータ１７の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンが挙げられる。特に、ポリオレフィン製の微多孔薄膜は、耐久性に優れ、一定の温度以上で孔が塞がれる、いわゆるシャットダウン機能を有していることから、リチウムイオン電池のセパレータとして好適である。セパレータの厚さは、一般的に１０～３００μｍであるが、特に、４０μｍ以下が好ましく、５～３０μｍがより好ましい。

　以上の説明ではリチウムイオン電池を例に挙げたが、本実施形態の捲回型電極群は、リチウムイオン電池への適用に限定されるものではない。本発明は、非水電解質電池への適用だけでなく、アルカリ電解液を用いた電池への適用も可能である。この場合において、電極材料やアルカリ電解液の組成は特に限定されず、公知の材料および組成を適宜選択することができる。

　以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

　　実施例１
　以下の手順に従って、図１および図２に示すリチウムイオン電池１０を作製した。
　（１）負極シート１５の作製
　負極活物質としての人造黒鉛粉末（体積平均粒径２０μｍ）と、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを水に分散させて、負極合剤スラリーを調製した。人造黒鉛粉末、ＳＢＲおよびＣＭＣは、９８：１：１の質量比で混合した。得られた負極合剤スラリーを負極集電シート２４としての銅箔（厚さ１２μｍ、幅１３ｍｍ、長さ２８ｍｍ）に塗布した後、乾燥機で乾燥することにより、スラリーから水を除去した。負極集電シート２４の両面に負極合剤スラリーが塗布された両面塗布領域において、乾燥後の負極活物質の付着量は、負極集電シート２４の１ｍ²あたり２００ｇであった。こうして得られた負極シート１５をロールプレスで圧延することにより、両面塗布領域における負極シート１５の厚みを０．１４ｍｍとなるように調整した。負極活物質層２５ａ、２５ｂは、負極集電シート２４の幅方向の一端から他端にかけて形成した。また、負極集電シート２４の長さ方向の一端側には、いずれの面にも負極活物質層を形成していない露出部２６を形成した。さらに、露出部２６に隣接して、負極集電シート２４の長さ方向で概ね導電性巻芯１４への捲回１周分に相当する領域には、捲回時に内側になる面にのみ負極活物質層２５ａを形成した。負極集電シート２４の残りの領域では、両面に負極活物質層２５ａ、２５ｂを形成した。

　（２）正極シート１６の作製
　正極活物質としてのコバルト酸リチウムと、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて、正極合剤スラリーを調製した。コバルト酸リチウム、アセチレンブラックおよびＰＶＤＦは、９０：５：５の質量比で混合した。得られた正極合剤スラリーを、正極集電シート２９としてのアルミニウム箔（厚さ２０μｍ、幅１２ｍｍ、長さ３３ｍｍ）に塗布した後、乾燥機で乾燥することにより、スラリーからＮＭＰを除去した。正極集電シート２９の両面に正極合剤スラリーが塗布された両面塗布領域において、乾燥後の正極活物質の付着量は、正極集電シート２９の１ｍ²あたり４５０ｇであった。こうして得られた正極シート１６をロールプレスで圧延することにより、両面塗布領域における正極シート１６の厚みを０．１６ｍｍとなるように調整した。正極活物質層３０ａ、３０ｂは、正極集電シート２９の幅方向の一端から他端にかけて形成した。また、正極集電シート２９の長さ方向の一端側において、正極集電シート２９の長さ方向で概ね導電性巻芯１４への捲回１周分に相当する領域には、捲回時に外側になる面にのみ正極活物質層３０ｂを形成した。正極集電シート２９の残りの領域では、両面に正極活物質層３０ａ、３０ｂを形成した。

　（３）捲回型電極群１２の作製
　導電性巻芯１４には柱状のステンレス鋼を使用した。図２に示すように、導電性巻芯１４の横断面の外形は、所定半径の円周２３に沿った曲面部１８と、円周２３の一部を切り欠いて形成されたような第１の平坦部２０と、第１の平坦部２０の反対側で円周２３の一部を切り欠いて形成されたような第２の平坦部２１と、を備えている。円周２３の直径は１ｍｍであった。また、溝部２２は、幅が１００μｍ、深さが２００μｍであった。

　図３を参照して、導電性巻芯１４の他方の端部に、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体製の絶縁ガスケット１３を圧入した。その後、導電性巻芯１４の第１の平坦部２０に対し、負極集電シート２４の露出部２６を抵抗溶接した。具体的には、図３に示すように、まず、負極集電シート２４の露出部２６と、導電性巻芯１４の第１の平坦部２０とを重ね合わせた。次いで、銅製の第１抵抗溶接電極３５と、銅製の第２抵抗溶接電極３６とを、露出部２６および導電性巻芯１４を介して互いに対向させた。このとき、第１抵抗溶接電極３５を負極集電シート２４の表面に点接触させ、第２抵抗溶接電極３６を導電性巻芯１４の第２の平坦部２１に面接触させた。こうして、導電性巻芯１４の軸方向１９に沿った４箇所で、露出部２６と導電性巻芯１４の第１の平坦部２０とを抵抗溶接した。

　抵抗溶接機には、ミヤチテクノス株式会社製のＩＰ－２０５Ａを用い、５００Ａの溶接電流により、１サイクルの溶接を行った。第１抵抗溶接電極３５の先端径は、φ０．３ｍｍであった。第１抵抗溶接電極３５の先端にかかる圧力は、３５０ｋｇｆ／ｃｍ²であった。こうして抵抗溶接された箇所は、図２および図３に示すような溶接状態となった。

　続いて、負極集電シート２４の露出部２６における端縁２８を押圧板で押圧することにより、溝部２２内に収容させた。その後、導電性巻芯１４に対して抵抗溶接された負極シート１５上に、厚さ０．０１６μｍのポリエチレン製セパレータ（微多孔膜）１７で覆われた正極シート１６を重ね合わせた。そして、捲回機により、負極シート１５、正極シート１６およびセパレータ１７を図２に示すように捲回した。捲回後、最外周をポリプロピレン製テープで固定することにより、捲回型電極群１２を作製した。

　（４）非水電解質の調製
　非水溶媒として、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとを、１０：１０：８０の質量比で含む混合溶媒を用いた。この混合溶媒にＬｉＰＦ₆を溶解させて、ＬｉＰＦ₆の濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌの非水電解質を得た。

　（５）ピン型リチウムイオン電池の作製
　上記捲回型電極群１２を、電池ケース１１としてのアルミニウム製の円筒体へ挿入し、１００℃の真空下で放置してその内部を乾燥させた。その後、この電池ケース１１内に上記非水電解液を１００ｍｇ注液した。最後に、外装体の開口部を、絶縁ガスケット１３を介したかしめ封口により封止し、高さ２０ｍｍ、直径４ｍｍのリチウムイオン二次電池を得た。

　以上の説明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術分野における当業者によって明らかな本発明の変形例は、本発明の範囲に含まれるものである。

　本発明は、各種電子機器のための駆動用電源の分野において、特に、小型の携帯型電子機器のための駆動用電源の分野において利用することができる。

Claims

　正極集電シートおよび該正極集電シートの表面に担持された正極活物質層を備える正極シートと、
　負極集電シートおよび該負極集電シートの表面に担持された負極活物質層を備える負極シートと、
　前記正極シートおよび前記負極シートの間に介在するセパレータと、
　前記正極シート、前記負極シートおよび前記セパレータの重ね合わせ体が捲回されている柱状の導電性巻芯と、を備え、
　前記正極シートまたは前記負極シートは、その捲回中心側の端部の表面に活物質層が担持されていない露出部を備え、
　前記導電性巻芯の横断面の外形は、所定半径の円周の一部を切り欠いて形成されたような第１の平坦部と、該第１の平坦部に連なり、前記円周に沿って存在する曲面部と、を含み、
　前記露出部は、前記導電性巻芯の軸方向に沿った複数の個所で前記第１の平坦部と接合されており、
　前記露出部の端縁は、前記第１の平坦部側において、前記円周の内側に位置していることを特徴とする捲回型電極群。
　前記導電性巻芯の横断面において、前記露出部と前記第１の平坦部との接合部が、前記円周の内側に存在する、請求項１に記載の捲回型電極群。
　前記導電性巻芯は、前記第１の平坦部に前記軸方向に延びる溝部を備え、前記露出部の端縁は、前記溝部内に収容されている、請求項１に記載の捲回型電極群。
　前記導電性巻芯の横断面の外形は、さらに、前記第１の平坦部の反対側で前記円周の一部を切り欠いて形成されたような第２の平坦部を有する、請求項１に記載の捲回型電極群。
　前記導電性巻芯の最大径が０．５～１０ｍｍである、請求項１に記載の捲回型電極群。
　一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される請求項１に記載の捲回型電極群と、前記電池ケースに収容される非水電解質と、を備える電池。
　前記導電性巻芯の一端が、前記電池ケースの外部に露出されるように配置されて外部端子を形成している請求項６に記載の電池。