WO2011118032A1 - リチウムイオン二次電池、車両及び電池搭載機器 - Google Patents

Abstract

　異常過熱状態となっても、短絡の発生を防止したリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を備えた車両及び組電池搭載機器を提供することを課題とする。リチウムイオン二次電池は、正電極板と負電極板との間にセパレータを介在させ、これらを扁平な形状に捲回してなる扁平捲回型電極体及び電池ケースを備え、偏平捲回型電極体は、中央部が短手方向捲回軸側に向けて押圧されて、端部よりもくびれた形状をなし、端部が、端部正電極板、端部負電極板及び端部セパレータと、これらよりも内側に配置された芯材とを含み、中央部正電極板、中央部負電極板及び中央部セパレータに、中央部の押圧によって生じる張力により、端部正電極板、端部負電極板及び端部セパレータが、互いに圧接しつつ、芯材の外側面を押圧してなる。

Description

リチウムイオン二次電池、車両及び電池搭載機器

　本発明は、帯状の正電極板と帯状の負電極板との間に帯状のセパレータを介在させ、これらを捲回軸を中心として捲回してなる、横断面が扁平な形状に捲回した扁平捲回型電極体を備えるリチウムイオン二次電池、このようなリチウムイオン二次電池を用いた車両及び電池搭載機器に関する。

　近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、充放電可能なリチウムイオン二次電池（以下、単に電池ともいう）が利用されている。
　このような電池の電極体の１形態として、捲回軸を中心として横断面が扁平な形状に捲回してなる扁平捲回型電極体が挙げられる。この扁平捲回型電極体は、横断面の長手方向中央に位置する中央部と、長手方向の両端にそれぞれ位置する端部とを有する。
　ところで、リチウムイオン二次電池では、充放電に伴って、電極体をなす正電極板及び負電極板が膨張・収縮するため、電極体を収容した電池ケースの寸法が変化する。このような寸法変化に伴う電池性能の変化を抑制すべく、電池ケースの外側から扁平捲回型電極体の中央部を圧縮して用いることが多い。
　例えば、特許文献１には、平面部及び側面部からなる電池容器（電池ケース）に電極群（扁平捲回型電極体）を収納してなるリチウム二次電池（リチウムイオン二次電池）が開示されている。このリチウム二次電池では、電池容器（電池ケース）の平面部が電極群（扁平捲回型電極体）の中央部の平坦部分（中央部）を押圧できるよう、平面部の厚みが、側面部の厚みよりも大きくしてなる。

　ところで、特許文献１に従来技術として記載された電極群（扁平捲回型電極体）を備える電池（特許文献１の図８参照）では、その電極群の中央部の平坦部分（中央部）の緊迫度が、電極群の横断面の長手方向に位置する曲面部分（端部）の緊迫度よりも低い。このため、特許文献１の図８（ｂ）に示すように、電極群が内側に膨らむことがあるとされている。これは、電極群の巻芯が空芯で、この電極群が横断面の短手方向に完全に押し潰されていないので、この電極群の平坦部分に圧力がかからないためである。従って、緊迫度が相対的に低い平坦部分では、曲面部分よりも内側への膨らみを伴う隙間が生じやすい。
　これに対し、特許文献１の実施例に記載の電池（特許文献１の図１～５参照）では、筒状の巻芯６を用いており、扁平にされた電極群の中央部の平坦部分が電池容器（電池ケース）の平面部により押圧されるため、電極群のうち、中央部の平坦部分の緊迫度が高くなる。これにより、電極群の中央部の平坦部分と曲面部分との緊迫度が均一化される。その結果、電極群における隙間の発生を防止できるとされている。

特開２０００－１８２５７３号公報

　しかしながら、この特許文献１の実施例に記載の電池では、一旦円筒状の巻芯に正電極板等を捲回した後、非真円筒形（扁平形状）に変形させて電極群とする。このとき、巻芯の周長は変形の前後で変わらないので、巻芯に巻かれた正電極板等の周長にも変化がなく、正電極板等に自身の長手方向の張力は生じない。このため、曲面部分において正電極板、負電極板及びセパレータが互いに十分圧接していない。

　しかるに、電極群が異常過熱状態（例えば、電池内の温度が１５０℃以上の状態）となり、曲面部分（端部）におけるセパレータが捲回軸方向（自身の幅方向）に熱収縮しようとした場合、この曲面部分（端部）でセパレータが正電極板や負電極板と十分圧接していないため、容易に熱収縮できる。このため、曲面部分（端部）において、正電極板と負電極板との間に一部セパレータが介在しなくなり、正電極板と負電極板とが接触し、短絡する虞がある。

　本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであって、異常過熱状態となっても、短絡の発生を防止したリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。また、このようなリチウムイオン二次電池を複数備えた組電池、この組電池を備えた車両及び組電池搭載機器を提供することを目的とする。

　本発明の一態様は、帯状の正電極板と帯状の負電極板との間に帯状のセパレータを介在させて、これらを捲回軸を中心として捲回してなり、横断面が偏平な偏平捲回型電極体、及び、内部に上記扁平捲回型電極体を収容した電池ケース、を備えるリチウムイオン二次電池であって、上記偏平捲回型電極体は、上記横断面の長手方向中央に位置する中央部が、短手方向捲回軸側に向けて押圧されて、上記長手方向の両端にそれぞれ位置する上記長手方向の端部よりも、上記中央部がくびれた形状をなし、上記端部は、それぞれ、上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータのうち、それぞれ湾曲して上記端部をなす、端部正電極板、端部負電極板及び端部セパレータと、上記端部正電極板、上記端部負電極板及び上記端部セパレータよりも内側に配置された芯材であって、少なくとも上記長手方向外側に位置する外側面が、上記長手方向外側に向かって凸で、上記捲回軸に平行な円筒面をなす芯材と、を含み、上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータのうち、上記中央部をなす、中央部正電極板、中央部負電極板及び中央部セパレータに、上記中央部の押圧によって生じる張力により、上記端部正電極板、上記端部負電極板及び上記端部セパレータが、互いに圧接しつつ、上記芯材の上記外側面を押圧してなるリチウムイオン二次電池である。

　上述の電池では、扁平捲回型電極体（以下、単に電極体ともいう）が、中央部正電極板、中央部負電極板及び中央部セパレータに、中央部の押圧によって生じる張力により、端部正電極板、端部負電極板及び端部セパレータが、互いに圧接しつつ、芯材の外側面を押圧してなる。このため、端部では、端部セパレータが端部正電極板と端部負電極板とに挟まれて拘束される。従って、電極体が異常過熱状態となったために、端部セパレータが捲回軸方向に熱収縮しようとしても、これを妨げることができ、端部正電極板と端部負電極板との間に端部セパレータを介在させ続けることができる。かくして、端部セパレータが捲回軸方向に熱収縮することによる短絡の発生を防止することができ、信頼性の高い電池とすることができる。

　なお、芯材は、電極体の横断面における長手方向外側に位置する外側面が、長手方向外側に向かって凸で、捲回軸に平行な円筒面をなすものである。このような芯材としては、例えば、中央部には、芯材を設けず、２つの端部にそれぞれ含まれる互いに別体の２つの芯材が挙げられる。また、端部の内部のほかに、中央部の内部にも芯材が位置する形態の（例えば一体の）芯材としても良い。なお、この場合には、端部における芯材の短手方向の寸法を、中央部における芯材の短手方向の寸法よりも大きい形状とする。また、芯材は、筒状（中空）としても中実としても良い。

　さらに、上述のリチウムイオン二次電池であって、前記中央部は、前記芯材を含むことなく、前記短手方向に互いに接して積層された、前記中央部正電極板、前記中央部負電極板及び前記中央部セパレータが、上記短手方向に互いに圧接してなるリチウムイオン二次電池とすると良い。

　上述の電池では、中央部は、芯材を含まず、中央部正電極板、中央部負電極板及び中央部セパレータが互いに圧接してなる。このため、中央部においても、中央部セパレータの熱収縮による中央部正電極板と中央部負電極板との間での短絡を防止でき、かつ、電極体の中央部において短手方向の寸法を小さくすることができ、コンパクトな電池とすることができる。

　或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかのリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両である。

　上述の車両は、短絡を防止したリチウムイオン二次電池を搭載しているので、安定して使用できる車両とすることができる。

　なお、車両としては、リチウムイオン二次電池による電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。

　或いは、本発明の他の態様は、前述のいずれかのリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを駆動エネルギ源の全部又は一部に使用する電池搭載機器である。

　上述の電池搭載機器は、短絡を防止したリチウムイオン二次電池を搭載しているので、安定して使用できる電池搭載機器とすることができる。

　なお、電池搭載機器としては、リチウムイオン二次電池を搭載し、これをエネルギ源の全部又は一部に使用する機器であれば良く、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器が挙げられる。

実施形態１にかかる電池の斜視図である。 実施形態１にかかる電池の端面図（図１のＡ－Ａ部）である。 実施形態１の正電極板の斜視図である。 実施形態１の負電極板の斜視図である。 実施形態１のスペーサの斜視図である。 実施形態１の電極体の説明図である。 試料電池Ｔ３の説明図である。 実施形態２にかかる車両の説明図である。 実施形態３にかかる電池搭載機器の説明図である。 芯材の横断面図である。 芯材の横断面図である。 芯材の横断面図である。 スペーサの横断面図である。 スペーサの横断面図である。

　（実施形態１）
　次に、本実施形態１にかかる電池１について、図面を参照しつつ説明する。図１に電池１の斜視図を、図２に電池１の断面図（図１のＡ－Ａ断面）をそれぞれ示す。
　この電池１は、いずれも帯状の正電極板２０と負電極板３０とセパレータ４０とを有し、これらを捲回軸ＡＸを中心として捲回してなり、横断面ＣＳが扁平な扁平捲回型電極体１０、及び、内部にこの電極体１０を収容する電池ケース８０を備えるリチウムイオン二次電池である（図１，２参照）。また、この電池１は、電極体１０（後述の中央部１０Ｐ）と、電池ケース８０の第１ケース壁部８３（後述）との間に、樹脂製の２つのスペーサ６０，６０を備える（図２参照）。
　なお、この電池１は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合有機溶媒（体積比がＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３：３：４）に、１ｍｏｌ／ｌの溶質（ＬｉＰＦ_６）を添加してなる電解液（図示しない）を液密に収容している。

　この電池１の電池ケース８０は、共にアルミニウム製の電池ケース本体８１及び封口蓋８８を有する。なお、この電池ケース８０と電極体１０との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム（図示しない）が介在させてある。
　このうち封口蓋８８は矩形板状であり、電池ケース本体８１の開口を閉塞して、この電池ケース本体８１に溶接されている。この封口蓋８８には、電極体１０と接続している正極集電部材９１及び負極集電部材９２のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａが貫通しており、図１中、上方に向く蓋表面８８ａから突出している。これら正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａと封口蓋８８との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材９５が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋８８には矩形板状の安全弁９７も封着されている。

　また、電池ケース本体８１は有底矩形箱形である。即ち、封口蓋８８と対向する矩形平板状のケース底部８２、及び、このケース底部８２の四方の縁から、このケース底部８２の垂直方向に延出するケース壁部（次述する第１ケース壁部８３及び第２ケース壁部８４）からなる（図１参照）。このケース壁部は、電極体１０の捲回軸ＡＸに平行な位置にある、平板状の２つの第１ケース壁部８３，８３と、捲回軸ＡＸに垂直な位置にある、平板状の２つの第２ケース壁部８４，８４とからなる。
　このうち、２つの第１ケース壁部８３，８３は、互いに平行に配置され、電極体１０の中央部１０Ｐ（後述）を、スペーサ６０を介して挟む（図２参照）。

　また、電極体１０は、図１，２に示すように、帯状の正電極板２０及び負電極板３０が、帯状のセパレータ４０を介して、これらを捲回軸ＡＸを中心として横断面ＣＳが扁平な形状に捲回してなる捲回型である。
　この電極体１０のうち、薄板帯状の正電極板２０は、帯状でアルミニウムからなる正極集電箔２８と、この正極集電箔２８の両主面上に形成されてなる正極活物質層２１，２１とを有している（図３参照）。このうち、正極集電箔２８は、自身のアルミニウムが露出する正極箔露出部２５を有する。
　一方、薄板帯状の負電極板３０は、帯状で銅からなる負極集電箔３８と、この負極集電箔３８の両主面上に形成されてなる負極活物質層３１，３１とを有している（図４参照）。このうち、負極集電箔３８は、自身の銅が露出する負極箔露出部３５を有する。

　なお、電極体１０では、電池１を使用する際、正極活物質層２１から放出されたリチウムイオンが負極活物質層３１の外周に集中して、金属リチウムが析出するのを防止するため、負極活物質層３１の形成面の面積を上述の正極活物質層２１よりも大きくしてある。従って、正電極板２０の正極活物質層２１全体が負極活物質層３１と対向する正極対向部２１Ｆである一方、負電極板３０の負極活物質層３１は、正極活物質層２１（正極対向部２１Ｆ）と対向する負極対向部３１Ｆと、正極活物質層２１（正極対向部２１Ｆ）とは対向しない負極非対向部３１Ｎとからなる（図４参照）。負極非対向部３１Ｎは、図４に示すように、負極対向部３１Ｆの外周に位置する。

　また、帯状のセパレータ４０は、ポリエチレンを２層のポリプロピレンの間に挟んでなる三層型である。このセパレータ４０は、電極体１０において、正電極板２０の正極対向部２１Ｆ（正極活物質層２１）と、負電極板３０の負極対向部３１Ｆとの間全体にわたって介在し、正電極板２０及び負電極板３０の間での短絡の発生を防止する。

　また、樹脂製で矩形平板状のスペーサ６０は、いずれも平坦で互いに平行な第１スペーサ主面６１及び第２スペーサ主面６２を有する（図５参照）。このスペーサ６０は、図２に示すように、第１スペーサ主面６１が電池ケース８０の第１ケース壁部８３に、第２スペーサ主面６２が電極体１０の中央部１０Ｐ（次述）にそれぞれ密着しつつ、電池ケース８０と電極体１０との間に介在している。なお、このスペーサ６０の厚み（第１スペーサ主面６１及び第２スペーサ主面６２の間の厚み）ＴＳは、１．５ｍｍである。

　上述の電極体１０は、横断面ＣＳの長手方向ＤＡ中央に位置する中央部１０Ｐと、電極体１０の横断面ＣＳにおける長手方向ＤＡの両端にそれぞれ位置する２つの端部１０Ｃ，１０Ｃとからなる（図２参照）。この電極体１０は、中央部１０Ｐが、短手方向ＤＢの捲回軸ＡＸ側に向けて押圧されて、端部１０Ｃよりも中央部１０Ｐがくびれた形状をなしている。
　このうち、中央部１０Ｐは、正電極板２０，負電極板３０及びセパレータ４０のうち、この中央部１０Ｐをなす、中央部正電極板２０Ｐ、中央部負電極板３０Ｐ及び中央部セパレータ４０Ｐからなる。図２に示すように、短手方向ＤＢに互いに当接して積層されている。一方、２つの端部１０Ｃ，１０Ｃは、正電極板２０、負電極板３０及びセパレータ４０のうち、それぞれ湾曲してこの端部１０Ｃをなす、端部正電極板２０Ｃ、端部負電極板３０Ｃ及び端部セパレータ４０Ｃと、これら端部正電極板２０Ｃ、端部負電極板３０Ｃ及び端部セパレータ４０Ｃよりも内側に配置された芯材５０とを有する。このうち、芯材５０は、アルミニウムからなる中実の真円柱状であるので、図２に示すように、この芯材５０の、長手方向ＤＡの外側に位置する外側面５１は、長手方向ＤＡ外側に向かって凸状で、捲回軸ＡＸに平行な円筒面をなす。なお、この芯材５０の径ＴＲは３．０ｍｍであり、図２に示す２つの芯材５０，５０の中心間距離ＴＬは３９ｍｍとしてある。

　中央部１０Ｐが短手方向ＤＢの捲回軸ＡＸ側に向けて押圧されて、芯材５０が上述のような寸法関係とされることにより、本実施形態１にかかる電池１では、中央部正電極板２０Ｐ、中央部負電極板３０Ｐ及び中央部セパレータ４０Ｐに張力が生じている。

　具体的には、図６に示すように、中央部１０Ｐは、２つのスペーサ６０，６０により、短手方向ＤＢの捲回軸ＡＸ側にむけて押圧される。このように中央部１０Ｐが押圧されても、捲回体１０の周長は変化しないので、押圧された中央部１０Ｐは、２つの端部１０Ｃ，１０Ｃを引っ張る。即ち、中央部正電極板２０Ｐが端部正電極板２０Ｃ、中央部負電極板３０Ｐが端部負電極板３０Ｃ、かつ、中央部セパレータ４０Ｐが端部セパレータ４０Ｃをそれぞれ引っ張る。このため、２つの端部１０Ｃ，１０Ｃは、芯材５０と共に、長手方向ＤＡのうち、互いに近づく方向（捲回体１０の内側）にそれぞれ移動しようする。

　しかるに、中央部１０Ｐの外側で、長手方向ＤＡに見て、２つの端部１０Ｃ，１０Ｃの間に、２つのスペーサ６０，６０がそれぞれ配置されている。このため、端部１０Ｃ，１０Ｃの内側への移動は、スペーサ６０により制限される。かくして、スペーサ６０の厚み及び幅寸法を調整することによって、中央部１０Ｐと端部１０Ｃとの間に所定の張力Ｐ１がかかるように、２つの端部１０Ｃ，１０Ｃをそれぞれ配置することができる。このような電極体１０において、中央部正電極板２０Ｐ、中央部負電極板３０Ｐ及び中央部セパレータ４０Ｐにそれぞれ張力Ｐ１が生じている。

　また、これに伴って、端部正電極板２０Ｃ、端部負電極板３０Ｃ及び端部セパレータ４０Ｃ自体にも、張力Ｐ１がそれぞれ生じている。このため、これら端部正電極板２０Ｃ、端部負電極板３０Ｃ及び端部セパレータ４０Ｃには、これらの内側に配置されている芯材５０の外周面５１を押圧する押圧力Ｐ２が生じている（図６参照）。これにより、端部１０Ｃ，１０Ｃにおいて、端部正電極板２０Ｃ、端部負電極板３０Ｃ及び端部セパレータ４０Ｃは互いに圧接している。

　ところで、本発明者らは、本実施形態１にかかる電池１が異常過熱状態となった際に、この電池１の電極体１０において、正電極板２０と負電極板３０とが短絡するかどうかを調査した。
　具体的には、上述の電池１に加熱試験を施した。この加熱試験では、まず、電池ケース８０の第１ケース壁部８３に、金属製の２枚のエンドプレートを用いて挟持した電池１（充電状態をＳＯＣ８０％に調整済）を恒温槽内に配置して、恒温槽の槽内温度を５℃／分の速度で１６０℃まで昇温させた。そして、槽内温度が１６０℃に達したところで、槽内温度を３０分間保持させた。なお、試験中の電池１の電池温度及び端子間電圧を別途測定した。
　なお、この加熱試験において、試料数を５（ｎ＝５）とした。

　また、比較例として、芯材５０及びスペーサ６０を除き、横断面を長円形状とした電極体を、電池１よりも幅方向の小さい電池ケースに収容して、外側から中央部を圧縮した以外は、電池１と同様の比較電池Ｃ１を用意して、電池１と同様にして加熱試験を実施した。なお、比較電池Ｃ１についても、電池１と同様、加熱試験における試料数を５（ｎ＝５）とした。

　上述の加熱試験の結果、比較電池Ｃ１では、３つの試料において、加熱試験後の端子間電圧が著しく低下した（試験後の端子間電圧はほぼ０Ｖ）。このことから、加熱試験によって、比較電池Ｃ１で短絡が発生したことが判る。また、この３つの試料では、試験中に電池温度が、恒温槽の槽内温度の最高値（１６０℃）よりも高い、約２３０℃まで上昇した。これは、試験中に短絡が発生して、これに伴う発熱によって電池温度が恒温槽の槽内温度よりも高くなったためと考えられ、短絡発生が裏付けられる。
　一方、電池１では、いずれの試料についても、加熱試験中に端子間電圧の著しい低下は確認できなかった。また、試験中の電池温度は、恒温槽の温度と同様に変化し、最高温度も１６０℃であった。これらから、電池１では、加熱試験によって短絡が発生しなかったことが判る。

　さらに、発明者らは、実施例として、試料電池Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を用意して、電池１と同様にして加熱試験を実施した。なお、これら試料電池Ｔ２～Ｔ４についても、電池１と同様、加熱試験における試料数を５（ｎ＝５）とした。
　なお、試料電池Ｔ２は、芯材の径ＴＲを５．０ｍｍに、２つの芯材の中心間距離ＴＬを３６ｍｍに、スペーサの厚みＴＳを２．５ｍｍにそれぞれ変更した以外は、電池１と同様とした。
　また、試料電池Ｔ３は、楕円柱状の芯材（長辺側５ｍｍ、短辺側３ｍｍ）を用いている以外は、電池１と同様とした（図７参照）。
　また、試料電池Ｔ４は、試料電池Ｔ２と芯材の材質を異ならせただけ、即ち、芯材の径ＴＲを５．０ｍｍに、２つの芯材の中心間距離ＴＬを３６ｍｍに、スペーサの厚みＴＳを２．５ｍｍにそれぞれ変更し、芯材の材質をポリプロピレンにしている以外は、電池１と同様とした。

　上述の加熱試験の結果、試料電池Ｔ２～Ｔ４では、いずれの試料についても、電池１と同様に、加熱試験中の端子間電圧の著しい低下は確認できなかった。また、試験中の電池温度は、恒温槽の温度と同様に変化し、最高値も１６０℃であった。これらから、試料電池Ｔ２～Ｔ４では、加熱試験によって、電池１と同様、短絡が発生しなかったことが判る。

　以上で説明したように、本実施形態１にかかる電池１では、電極体１０が、中央部正電極板２０Ｐ、中央部負電極板３０Ｐ及び中央部セパレータ４０Ｐに、中央部１０Ｐの押圧によって生じる張力（図６中のＰ１）により、端部正電極板２０Ｃ、端部負電極板３０Ｃ及び端部セパレータ４０Ｃが、互いに圧接しつつ、芯材５０の外側面５１を押圧（図６中の押圧力Ｐ２）してなる。このため、端部１０Ｃでは、端部セパレータ４０Ｃが端部正電極板２０Ｃと端部負電極板３０Ｃとに挟まれて拘束される。従って、電極体１０が異常過熱状態となったために、端部セパレータ４０Ｃが捲回軸ＡＸ方向に熱収縮しようとしても、その熱収縮を妨げることができ、端部正電極板２０Ｃと端部負電極板３０Ｃとの間に端部セパレータ４０Ｃを介在させ続けることができる。かくして、端部セパレータ４０Ｃが捲回軸ＡＸ方向に熱収縮することによる短絡の発生を防止することができ、信頼性の高い電池１とすることができる。

　また、この電池１では、中央部１０Ｐは、芯材５０を含まず、中央部正電極板２０Ｐ、中央部負電極板３０Ｐ及び中央部セパレータ４０Ｐが互いに圧接してなる。このため、中央部１０Ｐにおいても、中央部セパレータ４０Ｐの熱収縮による中央部正電極板２０Ｐと中央部負電極板３０Ｐとの間での短絡を防止でき、かつ、電極体１０の中央部１０Ｐにおいて短手方向ＤＢの寸法を小さくすることができ、コンパクトな電池１とすることができる。

　次に、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について説明する。
　まず、正電極板２０を作製する。具体的には、正極活物質粒子、結着剤及び導電剤を溶媒中で混練してできたペースト（図示しない）を、帯状の正極集電箔２８の両主面に塗布し、その後、ペーストを乾燥させた。
　さらに、図示しないロールプレスで、正極集電箔２８の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮し、正極活物質層２１，２１を有する正電極板２０を作製した（図３参照）。

　一方、負電極板３０を作製する。具体的には、負極活物質粒子及び結着剤を溶媒中で混練してできたペースト（図示しない）を、帯状の負極集電箔３８の両主面に塗布し、その後、ペーストを乾燥させた。
　さらに、図示しないロールプレスで、負極集電箔３８の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮し、負極活物質層３１，３１を有する負電極板３０を作製した（図４参照）。

　上述のように作製した正電極板２０及び負電極板３０を、前述した２つのセパレータ４０，４０と共に捲回し、電極体１０とする。具体的には、捲回軸ＡＸを中心に径方向の外側に向かって、セパレータ４０、負電極板３０、セパレータ４０、正電極板２０の順に重ねた状態で捲回する。
　まず、外径が３０ｍｍの円筒形状の巻芯材（図示しない）の周りに、セパレータ４０を数周、捲回した後、そのセパレータ４０の径方向外側に負電極板３０を配置する。次いで、負電極板３０の径方向外側にもう１つのセパレータ４０を、さらに、このセパレータ４０の径方向外側に正電極板２０をそれぞれ配置し、これら２つのセパレータ４０，４０、正電極板２０及び負電極板３０を巻芯材の周りに捲回する。なお、正電極板２０と負電極板３０とを配置する際に、セパレータ４０を介して、正極活物質層２１の正極対向部２１Ｆと、負極活物質層３１の負極対向部３１Ｆとが対向するように配置する。
　このようにして、正電極板２０、負電極板３０及びセパレータ４０を、巻芯材の周りに捲回した後、巻芯材を捲回体の中心から抜き外した。そして、これに代えて、２つの芯材５０，５０を捲回体に挿入すると共に、この捲回体を押し潰し、２つの芯材５０，５０を、横断面ＣＳにおける長手方向ＤＡの両端に位置させて、図２に示す、横断面ＣＳが扁平な形状に捲回してなる電極体１０を製造する（図１，２参照）。

　その後、中央部１０Ｐにおいて、正電極板２０の正極箔露出部２５に正極集電部材９１を、負電極板３０の負極箔露出部３５に負極集電部材９２をそれぞれ溶接した。そして、正極集電部材９１，負極集電部材９２を接続した電極体１０を電池ケース本体８１に挿入し、前述した電解液を注入後、封口蓋８８で電池ケース本体８１を溶接で封口する。かくして、電池１ができあがる（図１，２参照）。

　（実施形態２）
　本実施形態２にかかる車両１００は、前述した電池１を複数含むバッテリパック１１０を搭載したものである。具体的には、図８に示すように、車両１００は、エンジン１４０、フロントモータ１２０及びリアモータ１３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両１００は、車体１９０、エンジン１４０、これに取り付けられたフロントモータ１２０、リアモータ１３０、ケーブル１５０、インバータ１６０、及び、矩形箱形状のバッテリパック１１０を有している。なお、バッテリパック１１０内の複数の電池１，１は、隣りあう電池１，１同士の間に、第１ケース壁部８３に平行な通風路を有する板状の通風部材（図示しない）をそれぞれ介在させながら積層されている。また、これら電池１，１を積層する方向の両端側には、これら電池１，１を挟持する２つのエンドプレート（図示しない）を配置している。このため、各電池１，１は、第１ケース壁部８３及びスペーサ６０を通じて、中央部１０Ｐが圧縮されている（図２，６参照）。

　本実施形態２にかかる車両１００は、短絡を防止した電池１を搭載しているので、安定して使用できる車両１００とすることができる。

　（実施形態３）
　また、本実施形態３のハンマードリル２００は、前述した電池１を複数含むバッテリパック２１０を搭載したものであり、図９に示すように、バッテリパック２１０、本体２２０を有する電池搭載機器である。なお、バッテリパック２１０はハンマードリル２００の本体２２０のうち底部２２１に可能に収容されている。なお、バッテリパック２１０内の電池１，１は、隣りあう電池１，１同士の第１ケース壁部８３を密着させながら積層されている。また、これら電池１，１を積層する方向の両端側には、これら電池１，１を挟持する２つのエンドプレート（図示しない）を配置している。このため、各電池１，１は、第１ケース壁部８３及びスペーサ６０を通じて、中央部１０Ｐが圧縮されている（図２，６参照）。

　本実施形態３にかかるハンマードリル２００は、短絡を防止した電池１を搭載しているので、安定して使用できるハンマードリル２００とすることができる。

　以上において、本発明を実施形態１～３に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
　例えば、実施形態１では、芯材５０の横断面を真円としたが、例えば、試料電池Ｔ３で示したように楕円（図７参照）としても良い。また、自身の横断面の一方側が半円で、他方側が二等辺三角形とした形状（図１０参照）や、自身の横断面が半円と２つの曲線とを組み合わせた形状（図１１参照）としても良い。なお、これらの場合、電極体の横断面における長手方向ＤＡ外側に位置する外側面が、長手方向ＤＡ外側に向かって凸で、捲回軸に平行な円筒面を有するように、端部の内部に配置する。
　また、例えば、端部の内部のほかに、中央部の内部にも芯材が位置する形態の（例えば一体の）芯材を用いることもできる（図１２参照）。この芯材は、図１２に示すように、端部の内側に位置する部位における短手方向ＤＢの寸法ＴＣが、中央部の内側に位置する部位における短手方向ＤＢの寸法ＴＰよりも大きい（ＴＣ＞ＴＰ）形状としている。
　また、実施形態１では、スペーサ６０の横断面を矩形形状としたが、例えば、横断面で台形形状（図１３参照）や、横断面で短辺が弧状に凹む形状（図１４参照）としても良い。

１　電池（リチウムイオン二次電池）
１０　電極体（扁平捲回型電極体）
１０Ｃ　（電極体の）端部
１０Ｐ　（電極体の）中央部
２０　正電極板
２０Ｃ　端部正電極板
２０Ｐ　中央部正電極板
３０　負電極板
３０Ｃ　端部負電極板
３０Ｐ　中央部負電極板
４０　セパレータ
４０Ｃ　端部セパレータ
４０Ｐ　中央部セパレータ
５０　芯材
５１　外側面
８０　電池ケース
１００　車両
２００　ハンマードリル（電池搭載機器）
ＡＸ　捲回軸
ＣＳ　横断面
ＤＡ　長手方向
ＤＢ　短手方向

Claims (4)

1. 　帯状の正電極板と帯状の負電極板との間に帯状のセパレータを介在させて、これらを捲回軸を中心として捲回してなり、横断面が偏平な偏平捲回型電極体、及び、
   　内部に上記扁平捲回型電極体を収容した電池ケース、を備える
   リチウムイオン二次電池であって、
   　上記偏平捲回型電極体は、
   　　上記横断面の長手方向中央に位置する中央部が、短手方向捲回軸側に向けて押圧されて、上記長手方向の両端にそれぞれ位置する上記長手方向の端部よりも、上記中央部がくびれた形状をなし、
   　上記端部は、それぞれ、
   　　上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータのうち、それぞれ湾曲して上記端部をなす、端部正電極板、端部負電極板及び端部セパレータと、
   　　上記端部正電極板、上記端部負電極板及び上記端部セパレータよりも内側に配置された芯材であって、少なくとも上記長手方向外側に位置する外側面が、上記長手方向外側に向かって凸で、上記捲回軸に平行な円筒面をなす芯材と、を含み、
   　上記正電極板、上記負電極板及び上記セパレータのうち、上記中央部をなす、中央部正電極板、中央部負電極板及び中央部セパレータに、上記中央部の押圧によって生じる張力により、上記端部正電極板、上記端部負電極板及び上記端部セパレータが、互いに圧接しつつ、上記芯材の上記外側面を押圧してなる
   リチウムイオン二次電池。
2. 請求項１に記載のリチウムイオン二次電池であって、
   　前記中央部は、
   　　前記芯材を含むことなく、
   　　前記短手方向に互いに接して積層された、前記中央部正電極板、前記中央部負電極板及び前記中央部セパレータが、前記短手方向に互いに圧接してなる
   リチウムイオン二次電池。
3. 請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両。
4. 請求項１又は請求項２に記載のリチウムイオン二次電池を搭載し、このリチウムイオン二次電池に蓄えた電気エネルギを駆動エネルギ源の全部又は一部に使用する電池搭載機器。

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