WO2020194377A1 - 電極、電池、及び電池パック - Google Patents

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positive electrode
active material
current collector
negative electrode
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大 山本
具道 中
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株式会社 東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to electrodes, batteries, and battery packs.
  • gas may be generated during charging and discharging.
  • the generated gas stays between the electrodes, the distance between the phases increases and the performance of the battery deteriorates.
  • the gas retention location cannot contribute to charging / discharging, so that the performance of the battery deteriorates.
  • electrolysis is performed by deforming a part of the current collector tab. Attempts have been made to secure flow paths for liquids or gases.
  • the intentional deformation of the tab portion has often been performed in order to correct the curvature of the electrode plate and facilitate the manufacture of the wound body.
  • an electrode including a current collector and an active material-containing layer is provided.
  • the current collector has a main surface including a first end along the first direction and a tab along the first end.
  • the active material-containing layer is provided on the main surface of the current collector except for the tab portion, and has a second end portion adjacent to the tab portion and a third end portion on the opposite side of the second end portion.
  • the current collector and the active material-containing layer form a plurality of grooves recessed in the second direction orthogonal to the main surface. The plurality of grooves intersect the boundary between the tab portion and the second end portion, and the plurality of grooves are attenuated toward the first end portion and toward the third end portion.
  • a battery including a positive electrode and a negative electrode is provided. At least one of the positive electrode and the negative electrode includes the electrode according to the above embodiment.
  • a battery pack including the battery according to the above embodiment is provided.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the electrodes according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrode shown in FIG. 1 along the line II-II.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode shown in FIG. 1 along the line III-III.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the position of the groove in the electrode according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing another example of the position of the groove in the electrode according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing still another example of the position of the groove in the electrode according to the embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing an example of manufacturing the electrode according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing the measurement result of the displacement amount along the boundary between the tab portion and the active material-containing layer in the electrode of one example.
  • FIG. 11 is a graph showing a profile along the broken line L1 in the measurement result shown in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing the measurement results of the displacement amount along the boundary between the tab portion and the active material-containing layer in the electrode of another example.
  • FIG. 13 is a graph showing a profile along the broken line L2 in the measurement result shown in FIG.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically showing an example electrode group according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing a state in which the electrode group is partially expanded.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the wound electrode group shown in FIG.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of an example battery according to the embodiment.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of part A in FIG.
  • FIG. 19 is an exploded perspective view schematically showing a battery of another example according to the embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic exploded perspective view of an example battery pack according to the embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram showing an electric circuit of the battery pack of FIG. 20.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram schematically showing the production of the positive electrode using the processing roller in Example 15.
  • FIG. 23 is an explanatory view schematically showing rolling for adjusting the thickness of the positive electrode in Comparative Example 3.
  • the location where gas is generated at the electrode is where the electrode material such as the electrode active material is applied. Therefore, even if only the current collecting tab is deformed, it is insufficient as a flow path for removing gas. Therefore, the deformation of the current collecting tab alone is not sufficient to suppress the influence of gas that may be generated during charging / discharging of the battery.
  • each figure is a schematic view for facilitating the explanation of the embodiment and its understanding, and the shape, dimensions, ratio, etc. of the figure may differ from those of the actual device. However, these are described below and known techniques. The design can be changed as appropriate by taking into consideration.
  • the electrode according to the first embodiment includes a current collector and an active material-containing layer.
  • the current collector has a main surface including a first end along the first direction and a tab along the first end.
  • the active material-containing layer is provided on the main surface of the current collector except for the tab portion.
  • the active material-containing layer has a second end portion adjacent to the tab portion and a third end portion on the opposite side of the second end portion.
  • the active material-containing layer contains the electrode active material.
  • the current collector and the active material-containing layer form a plurality of grooves recessed in the second direction orthogonal to the main surface. Each of the plurality of grooves intersects the boundary between the tab portion and the second end portion. Each of the plurality of grooves is attenuated toward the first end and is attenuated toward the third end.
  • the plurality of grooves described above are formed by the current collector and the active material-containing layer, a flow path communicating from the inside of the active material-containing layer to the tab portion of the current collector is provided.
  • the groove can function as a flow path for moving the gas generated when the battery incorporating the electrode is charged and discharged from the inside of the electrode to the gap portion in the battery.
  • deterioration of the electrodes due to gas generation and deterioration due to swelling of the electrode group due to gas generation can be suppressed.
  • the discharge of gas from the inside of the electrode can be promoted by forming the flow path by the groove.
  • the second end portion If the groove does not intersect the boundary between the tab portion of the current collector and the second end portion of the active material-containing layer and remains within the range where the active material-containing layer is provided on the current collector, the second end portion The gas flow path is obstructed by the tab portion located on the outer side toward the first end portion. This is not preferable because the gas escape becomes poor and the gas tends to stay in the active material-containing layer.
  • the current collecting tabs in which the openings at the ends of the grooves on the second end side are bundled are used. It is even more difficult to secure a flow path for discharging gas because it is surrounded.
  • the gas flow path is sufficiently secured. Although it can be done, the electrical resistance inside the battery increases. By adjusting the size of the groove appropriately, it is possible to suppress an increase in battery resistance while forming a flow path for releasing gas.
  • the electrode can be either the positive electrode or the negative electrode of the battery. That is, the electrode can be a battery electrode.
  • the current collector may have one or more main surfaces, for example, a thin plate shape having a first main surface and a second main surface located on the back side thereof.
  • the current collector can be, for example, a strip of foil.
  • Aluminum can be mentioned as a specific example of the material of the current collector.
  • the material of the current collector is not limited to the above specific example, and the material of the current collector does not matter.
  • the main surface of the current collector includes a first end portion along the first direction and a tab portion along the first end portion.
  • the first direction can be, for example, the elongated direction of the strip-shaped current collector.
  • the first end may be an edge along the longitudinal direction of the strip-shaped current collector.
  • the active material-containing layer is provided on the main surface of the current collector.
  • the active material-containing layer may be provided on one main surface of a thin plate-shaped current collector.
  • the active material-containing layer may be provided on both front and back main surfaces (both the first main surface and the second main surface) of the thin plate-shaped current collector. That is, the active material-containing layer can be provided on one side or both sides of the current collector.
  • the active material-containing layer is provided on the main surface of the current collector except for a part of the main surface of the current collector along the first end.
  • the region of the main surface of the current collector where the active material-containing layer is not provided, that is, the exposed portion along the first end of the current collector is a tab portion that can function as a current collector tab.
  • the active material-containing layer has a second end portion adjacent to the tab portion of the current collector. In other words, the second end portion of the active material-containing layer is a portion of the outer periphery of the active material-containing layer along the tab portion side of the current collector.
  • the active material-containing layer has a third end on the opposite side of the second end.
  • the first to third ends are the first end of the current collector, the second end of the active material-containing layer, and the third end of the active material-containing layer along a plane parallel to the main surface of the current collector. They are arranged in the order of the parts. The first end, the second end, and the third end are all along the first direction.
  • the active material-containing layer contains the electrode active material.
  • the electrode active material include compounds that can be used as an active material for batteries.
  • the electrode active material can be appropriately selected depending on the design of the electrode and its counter electrode (for example, the positive electrode and the negative electrode as the counter electrode thereof, or the negative electrode and the positive electrode as the counter electrode thereof) in the battery. Details of the electrode active material (positive electrode active material or negative electrode active material) will be described later.
  • the active material-containing layer may further contain a conductive agent, a binder, or both a conductive agent and a binder in addition to the electrode active material.
  • the current collector and the active material-containing layer form a plurality of grooves recessed in the second direction orthogonal to the main surface of the current collector.
  • the direction in which the plurality of grooves are recessed, that is, the second direction can be the thickness direction of the current collector and the active material-containing layer.
  • each groove intersects the boundary between the tab portion of the current collector and the second end portion of the active material-containing layer.
  • the bottom surface and wall surface of each groove include a portion formed by an active material-containing layer and a portion formed by a current collector, respectively.
  • each groove extends toward the first end portion of the current collector across the boundary between the tab portion and the second end portion, and extends toward the third end portion of the active material-containing layer.
  • the plurality of grooves are attenuated toward the first end and are attenuated toward the third end.
  • Each of the plurality of grooves is deepest near the boundary between the tab portion and the second end portion, and becomes shallower in both the direction toward the first end portion and the direction toward the third end portion.
  • the current collector can be substantially flat without forming grooves. Between the second end and the third end of the active material-containing layer, there may be a substantially flat region without grooves.
  • the groove is formed along the entire boundary between the tab portion and the second end portion because the effect of discharging gas is increased.
  • the direction orthogonal to the tangent surface of the surface of the active material-containing layer with respect to the curved surface can be regarded as the second direction.
  • the plurality of grooves may include grooves adjacent to each other along the first direction.
  • a part of the grooves intersecting the boundary between the tab portion and the second end portion may exist as a group of a plurality of grooves adjacent to each other along the first direction.
  • One group of a plurality of adjacent grooves referred to here is connected in a state of continuous undulations along the first direction, and is provided next to one groove side by side in the first direction. It means a series of grooves in which there is no substantially flat portion between the grooves.
  • one group of a plurality of grooves adjacent along the first direction is provided in a part area along the boundary, and another group of a plurality of adjacent grooves along the first direction is provided at the boundary. Can be provided in other areas along. Alternatively, all the grooves that intersect the boundary may be connected.
  • a plurality of grooves are arranged according to a certain rule, and for example, a corrugated shape can be formed in a cross section along a boundary between a tab portion and a second end portion.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an example electrode according to the embodiment.
  • the electrode shown here is an example of a positive electrode.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrode shown in FIG. 1 along the line II-II.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode shown in FIG. 1 along the line III-III.
  • the positive electrode 4 includes a positive electrode current collector 4a and a positive electrode active material-containing layer 4b.
  • the positive electrode active material-containing layer 4b is supported on both the front and back surfaces of the positive electrode current collector 4a.
  • the positive electrode current collector 4a is a portion along the first direction 101 (longitudinal direction in FIG. 1) in which the positive electrode active material-containing layer 4b is not supported on any surface, that is, the positive electrode tab portion 4c corresponding to the current collector tab. including.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view along one of the plurality of grooves.
  • the groove extends in both directions toward the first end 4d and the third end 4f, that is, in both the left side 111 and the right side 113 in the figure.
  • the groove intersects the boundary B between the second end portion 4e of the positive electrode active material-containing layer 4b and the positive electrode tab portion 4c of the positive electrode current collector 4a.
  • the groove is attenuated toward the first end portion 4d of the positive electrode tab portion 4c in the positive electrode current collector 4a.
  • the groove is also attenuated toward the third end portion 4f of the positive electrode active material-containing layer 4b. Between the second end portion 4e and the third end portion 4f of the positive electrode active material-containing layer 4b, there is a region in which the positive electrode current collector 4a and the positive electrode active material-containing layer 4b are flat.
  • the positive electrode 4 has a plurality of grooves arranged in the first direction 101.
  • the cross section along the II'-II'line shown in FIG. 1 can be seen in the cross section along the II-II line (FIG. 2). It may include a groove similar to the groove.
  • the plurality of grooves are recessed in the second direction 102 (vertical direction in FIG. 2) orthogonal to the main surface of the positive electrode current collector 4a, that is, in the direction orthogonal to the paper surface in FIG.
  • FIG. 3 shows one groove (groove along the II-II line shown in FIG. 1) and the next groove (grooves along the II'-II' line shown in FIG. 1) in a plurality of grooves arranged in the first direction 101. ) Is shown in the cross-sectional view.
  • the positive electrode current collector 4a and the positive electrode active material-containing layer 4b are flat from the first end portion 4d to the third end portion 4f via the second end portion 4e.
  • the plurality of grooves include grooves that are adjacent to each other in the first direction 101 but are not connected to each other.
  • At least a part of the plurality of grooves arranged in the first direction 101 for example, grooves adjacent to each other along the first direction 101 are arranged along the first direction 101 at a cycle of 50 mm or more and 150 mm or less. It is desirable to be.
  • the period of the plurality of grooves may correspond to the average value of the distance I1 between the two grooves. The detailed measurement method of the period of the plurality of grooves will be described later.
  • the main portion of the groove intersecting the boundary B between the positive electrode tab portion 4c and the second end portion 4e straddles the boundary B. Since the deep portion of the groove is located near the boundary B, the opening portion when the gas flow path exits from the second end portion 4e becomes large, and the gas discharge is promoted.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the position of the groove in the electrode according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing another example of the position of the groove in the electrode according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing still another example of the position of the groove in the electrode according to the embodiment.
  • the groove depth referred to here is a portion between a plurality of grooves arranged in the first direction 101, that is, in a direction orthogonal to the paper surface of FIGS. It is a depth based on the cross section shown in 3.
  • the groove is completely attenuated while going toward the third end 4f as in the example shown in FIG. 2, and the upper positive electrode active material-containing layer 4b shown in FIG. 2 is on the third end 4f side.
  • the position of the upper surface in the second direction 102 (vertical direction in FIG. 2) and the position of the upper surface of the upper positive electrode active material-containing layer 4b shown in FIG. 3 on the second end 4e side in the second direction 102. are considered to match.
  • the central portion V is, so to speak, the central portion of the valley.
  • a part of the central portion V is included in the range of the first region R1 within 2 mm from the boundary B to the first end portion 4d side, and the other part of the central portion V is included. Is included in the range of the second region R2 within 2 mm from the boundary B toward the third end 4f.
  • the maximum depth D1 of the groove corresponds to the height difference between the lowest position and the highest position of the groove.
  • the maximum depth D1 corresponds to the difference in altitude from the bottom of the valley to the edge of the valley.
  • a part of the central portion V corresponding to the portion of the groove having a depth of 50% or more of the maximum depth D1 is included in the region within 2 mm before and after the boundary B. That is, when it is included in at least one of the first region R1 and the second region R2, the depth of the groove at the portion intersecting the boundary B becomes large, and the positive electrode active material-containing layer 4b Gas is easily released from the inside. Therefore, it is preferable that at least a part of the central portion V of the groove is included in a region within 2 mm before and after the boundary B. As shown in FIG. 4, it is more preferable that the entire central portion V is contained within a region within 2 mm before and after the boundary B (a region in which the first region R1 and the second region R2 are combined).
  • the distance of the range R3 along which the groove follows in the direction from the first end portion 4d to the third end portion 4f is 6 mm or less. This distance is determined by the point where the groove is completely attenuated toward the first end 4d and the positive electrode tab portion 4c is flattened, and the groove is completely attenuated toward the third end 4f and the electrode (positive electrode active material-containing layer 4b). And the distance between the positive electrode current collector 4a) and the flattened point.
  • the value of the maximum groove depth D1 exceeds the thickness of the electrode, that is, the value of the total thickness T of the current collector and the active material-containing layer shown in FIG.
  • the moving distance of the deformed portion in the second direction 102 is the thickness of the electrode before deformation.
  • the formation of the deeper groove provides a flow path that facilitates the release of gas.
  • the groove is too large, the groove itself hinders the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode, which is not preferable. From the viewpoint of suppressing an increase in battery resistance, it is desirable that the electrode is less deformed.
  • the maximum depth of the groove is preferably 50 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less.
  • the electrode may be a negative electrode as described above.
  • the positive electrode current collector, the positive electrode active material-containing layer, and the positive electrode tab portion for the positive electrode correspond to the negative electrode current collector, the negative electrode active material-containing layer, and the negative electrode tab portion, respectively.
  • the positive electrode can include a positive electrode current collector and a positive electrode active material-containing layer formed on both sides or one side of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector includes a portion (tab portion) in which the positive electrode active material-containing layer is not formed on the surface, and this portion can function as a positive electrode current collector tab.
  • a foil containing a metal such as aluminum and copper can be used as the positive electrode current collector.
  • the foil containing metal includes, in addition to metal foil, an alloy foil such as a foil made of an aluminum alloy.
  • the positive electrode active material-containing layer can contain the positive electrode active material.
  • the positive electrode active material is not particularly limited, but it is preferable to use a positive electrode active material in which the volume change of the active material is small during charging and discharging.
  • a positive electrode active material By using such a positive electrode active material, twisting of the positive electrode during charging and discharging can be reduced, so that the cycle performance is improved.
  • an active material having a small volume change it is possible to maintain a groove formed near the boundary between the tab portion of the current collector and the second end portion of the active material-containing layer even if the charge / discharge cycle is repeated.
  • a compound containing one or more selected from the group consisting of Li, Fe, Ni, Mn, and Co can be mentioned.
  • the positive electrode active material is a lithium-containing nickel cobalt manganese oxide (for example, Li 1-x Ni 1-abc Co a Mn b M1 c O 2 (in the formula, M1 is Mg, Al, Si, Ti, Zn, Zr, Ca). 1 or more selected from the group consisting of and Sn, ⁇ 0.2 ⁇ x ⁇ 0.5, 0 ⁇ a ⁇ 0.5, 0 ⁇ b ⁇ 0.5, 0 ⁇ c ⁇ 0.1, a + b + c ⁇ 1)) is preferably included.
  • a lithium-containing nickel cobalt manganese oxide for example, Li 1-x Ni 1-abc Co a Mn b M1 c O 2 (in the formula, M1 is Mg, Al, Si, Ti, Zn, Zr, Ca). 1 or more selected from the group consisting of and Sn, ⁇ 0.2 ⁇ x ⁇ 0.5, 0 ⁇ a ⁇ 0.5, 0 ⁇ b ⁇ 0.5, 0
  • lithium-containing cobalt oxide for example, LiCoO 2
  • manganese dioxide for example, LiMn 2 O 4 , LiMnO 2
  • lithium-containing nickel oxide for example, LiMnO 2
  • LiNiO 2 lithium-containing nickel-cobalt oxide
  • lithium-containing iron oxide eg, LiFePO 4
  • lithium-containing vanadium oxide titanium disulfide, molybdenum disulfide, etc. It may contain a chalcogen compound or the like.
  • the type of positive electrode active material used can be one or more.
  • the positive electrode active material-containing layer can further contain a conductive agent and a binder, if necessary.
  • the conductive agent is blended as necessary in order to improve the current collecting performance and suppress the contact resistance between the positive electrode active material and the positive electrode current collector.
  • the conductive agent preferably contains a carbon material. Examples of the carbon material include acetylene black, ketjen black, furnace black, graphite, carbon nanotubes and the like.
  • the positive electrode active material-containing layer may contain one or more of the above carbon materials, or may further contain other conductive agents.
  • the binder is not particularly limited.
  • a binder a polymer that is well dispersed in a mixing solvent for preparing a slurry can be used.
  • examples of such a polymer include polyvinylidene fluoride, hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene and the like.
  • the blending ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder in the positive electrode active material-containing layer is 75% by mass or more and 96% by mass or less of the positive electrode active material, 3% by mass or more and 20% by mass or less of the conductive agent, and 1% by mass of the binder. It is preferably within the range of 7% by mass or less.
  • the negative electrode can include a negative electrode current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on both sides or one side of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector includes a portion (tab portion) in which the negative electrode active material-containing layer is not formed on the surface, and this portion can function as a negative electrode current collector tab.
  • a foil containing a metal such as aluminum and copper can be used as the negative electrode current collector.
  • the foil containing metal includes, in addition to metal foil, an alloy foil such as a foil made of an aluminum alloy.
  • the negative electrode active material-containing layer can contain the negative electrode active material.
  • the negative electrode active material include metals, metal alloys, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, graphitic materials, and carbonaceous materials.
  • Examples of the metal include aluminum and lithium.
  • Examples of the metal alloy include aluminum alloys, magnesium alloys, lithium alloys and the like.
  • a semimetal such as silicon can be used as the negative electrode active material.
  • the metal oxide examples include an oxide containing titanium.
  • titanium-containing oxides are lithium titanium oxides (eg, spinel-type lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12, etc.), monoclinic niobium-titanium composite oxides, and orthorhombic titanium. Containing composite oxide) can be mentioned.
  • a metal composite oxide containing Ti and at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni, Nb and Fe can be mentioned.
  • Other examples include metal oxides such as amorphous tin oxides such as SnB 0.4 P 0.6 O 3.1 , tin silicon oxides such as SnSiO 3 , and tungsten oxides such as WO 3 .
  • Lithium titanate has little volume change due to battery charging and discharging. Since the volume change of the electrode due to charging and discharging is small, the groove formed near the boundary between the tab portion of the current collector and the second end portion of the active material-containing layer is maintained even after repeated charging and discharging. Can be done. Therefore, lithium titanate can be preferably used as the negative electrode active material.
  • Examples of the monoclinic niobium-titanium composite oxide include compounds represented by Li x Ti 1-y M1 y Nb 2-z M2 z O 7 + ⁇ .
  • M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn.
  • M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi.
  • Each subscript in the composition formula is 0 ⁇ x ⁇ 5, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 2, ⁇ 0.3 ⁇ ⁇ ⁇ 0.3.
  • Specific examples of the monoclinic niobium-titanium composite oxide include Li x Nb 2 TiO 7 (0 ⁇ x ⁇ 5).
  • M3 is at least one selected from Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo.
  • Each subscript in the composition formula is 0 ⁇ x ⁇ 5, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 2, ⁇ 0.3 ⁇ ⁇ ⁇ 0.3.
  • orthorhombic titanium-containing composite oxides examples include compounds represented by Li 2 + a M (I) 2-b Ti 6-c M (II) d O 14 + ⁇ .
  • M (I) is at least one selected from the group consisting of Sr, Ba, Ca, Mg, Na, Cs, Rb and K.
  • M (II) is at least one selected from the group consisting of Zr, Sn, V, Nb, Ta, Mo, W, Y, Fe, Co, Cr, Mn, Ni, and Al.
  • Each subscript in the composition formula is 0 ⁇ a ⁇ 6, 0 ⁇ b ⁇ 2, 0 ⁇ c ⁇ 6, 0 ⁇ d ⁇ 6, ⁇ 0.5 ⁇ ⁇ ⁇ 0.5.
  • Specific examples of the orthorhombic titanium-containing composite oxide include Li 2 + a Na 2 Ti 6 O 14 (0 ⁇ a ⁇ 6).
  • Examples of the metal composite oxide containing Ti and at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni, Nb and Fe include TiO 2- P 2 O 5 and TiO 2. -V 2 O 5 , TiO 2- P 2 O 5 -SnO 2 , TiO 2 -P 2 O 5- MeO (Me is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ni and Fe). And so on.
  • This metal composite oxide preferably has a low crystallinity and has a microstructure in which a crystalline phase and an amorphous phase coexist or the amorphous phase alone exists. With such a microstructure, the cycle performance can be significantly improved.
  • metal sulfide examples include titanium sulfide such as TiS 2 , molybdenum sulfide such as MoS 2 , FeS, FeS 2 , and Li u FeS 2 (subscript u is 0.9 ⁇ u ⁇ 1.2). Such as iron sulfide.
  • lithium cobalt nitride e.g., Li v Co w N, where a 0 ⁇ v ⁇ 4, 0 ⁇ w ⁇ 0.5
  • lithium nitrides such as is ..
  • graphitic materials and carbonaceous materials include natural graphite, artificial graphite, coke, vapor-grown carbon fibers, mesophase pitch-based carbon fibers, spherical carbon, and resin-fired carbon.
  • the negative electrode active material-containing layer can further contain a conductive agent and a binder.
  • a conductive agent and a binder As the conductive agent and the binder that can be contained in the negative electrode active material-containing layer, the same ones that can be contained in the positive electrode active material-containing layer can be used.
  • the negative electrode active material, the conductive agent and the binder in the negative electrode active material-containing layer are blended in a proportion of 70% by mass or more and 96% by mass or less, 2% by mass or more and 20% by mass or less, and 2% by mass or more and 10% by mass or less, respectively. Is preferable.
  • the amount of the conductive agent By setting the amount of the conductive agent to 2% by mass or more, the current collecting performance of the negative electrode active material-containing layer can be improved.
  • the amount of the binder to 2% by mass or more, the binding property between the negative electrode active material-containing layer and the negative electrode current collector can be improved, and excellent cycle performance can be expected.
  • the conductive agent and the binder are each 16% by mass or less in order to increase the capacity.
  • the electrodes described above can be produced, for example, as follows.
  • a current collector for example, a foil made of the material described above can be used.
  • a slurry by mixing an electrode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent.
  • a solvent for example, a general-purpose solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP) can be used.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the blending ratio of the electrode active material, the conductive agent, and the binder in the slurry includes the electrode active material (positive electrode active material) described above for the active material-containing layer (positive electrode active material-containing layer or negative electrode active material-containing layer). , Or the negative electrode active material), the conductive agent, and the binder can be blended.
  • the active material-containing layer is formed by applying the prepared slurry to the prepared current collector.
  • the active material-containing layer may be formed on one surface of the current collector, or may be formed on both the front and back surfaces of the current collector.
  • a tab portion (current collector tab) is obtained by leaving a portion of the current collector to which the slurry is not applied.
  • the laminated sheet of the current collector and the active material-containing layer obtained in this way is rolled and cut into dimensions according to the battery design.
  • rolling for example, rolling using a roll press can be performed, and at this time, the thickness of the active material-containing layer is adjusted.
  • the electrode density can be calculated from the thickness of the electrode and the basis weight of the coating liquid.
  • the curvature that may occur in the tab portion is corrected by using a roll press having a protruding rolling portion such as a stepped roller so that pressure is applied only to the portion of the current collector to which the slurry is not applied. You may.
  • the boundary is deformed by pressing so that pressure is applied to the boundary between the second end of the active material-containing layer and the tab portion.
  • the boundary may be deformed.
  • a press for deforming the boundary may be performed separately.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing an example of manufacturing the electrode according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX shown in FIG.
  • an example of processing the positive electrode will be described.
  • the processing roller 40 has a main pillar portion 41 and a plurality of protruding portions 42 arranged on the side surface 41a of the main pillar portion 41.
  • the main pillar portion 41 has a cylindrical shape.
  • the plurality of projecting portions 42 are arranged radially on the side surface 41a of the main pillar portion 41.
  • the plurality of protruding portions 42 have protruding surfaces 42a that correspond to the upper surfaces of the teeth of the gear.
  • the pillar diameter r1 of the main pillar portion 41 and the outer diameter r2 of the processing roller 40 satisfy the relationship of r1 ⁇ r2.
  • the pillar diameter r1 of the main pillar portion 41 corresponds to the distance from the central axis of the cylindrical shape to the side surface 41a.
  • the outer diameter r2 of the processing roller corresponds to the distance from the central axis of the main pillar portion 41 to the protruding surface 42a of the protruding portion 42.
  • the protruding surface 42a of the protruding portion 42 is located outside the side surface 41a of the main pillar portion 41.
  • the outer periphery of the end surface of the main pillar portion 41 may be chamfered to form an escape surface. Further, in the example of FIG. 8, the edge of the protruding portion 42 is chamfered to form a flank surface 42b, but the flank surface 42b may be omitted.
  • FIGS. 7 and 8 show the positional relationship between the processing roller 40 and the positive electrode 4 in the axial direction (horizontal direction of FIGS. 7 and 8) when the positive electrode 4 is deformed by using the processing roller 40.
  • the position where the protruding portion 42 overlaps the boundary between the positive electrode tab portion 4c and the second end portion 4e of the positive electrode active material-containing layer 4b and its vicinity is adjusted.
  • the pressure can be concentrated on the portion of the positive electrode 4 that overlaps with the protruding portion 42.
  • the protruding surface 42a it is desirable to adjust the protruding surface 42a so as to straddle the boundary between the positive electrode tab portion 4c and the second end portion 4e.
  • the structure of the groove generated by deformation can be controlled. Specifically, the height at which the protruding portion 42 protrudes (step S), the width W1 of the protruding portion 42 in the axial direction, the overlapping width W2 between the protruding portion 42 and the positive electrode active material-containing layer 4b, and the protrusion of the protruding portion 42.
  • the design such as the length G (thickness of gear teeth) over which the protrusion 42 extends in the direction orthogonal to both the direction and the axial direction of the processing roller 40, and the distance I2 between the adjacent protrusions 42. Allows control of the structure and arrangement of the grooves formed.
  • a groove having a maximum depth exceeding the value of the total thickness T of the positive electrode current collector 4a and the positive electrode active material-containing layer 4b can be formed.
  • the deformation of the positive electrode current collector 4a and the positive electrode active material-containing layer 4b during pressing is not always completely maintained even after pressing, and for example, the elongation of the positive electrode current collector 4a may partially return. .. That is, the shape of the portion deformed by the press does not necessarily match the shape of the surface shape of the processing roller 40 transferred.
  • ⁇ Measurement method> The presence or absence of a groove in the electrode can be confirmed by measuring the amount of displacement in the electrode using a laser displacement meter. Specifically, the groove depth can be estimated from the displacement amount at the electrode.
  • the laser displacement meter irradiates the object to be measured with laser light, collects the light reflected from the object with a light receiving lens, and forms an image on the light receiving element.
  • the distance between the light emitting part of the laser and the part including the light receiving lens, for example, the head and the object changes, the angle of the reflected light collected changes, and the imaging position on the light receiving element changes accordingly. .. Since the change in the imaging position is proportional to the change in the distance to the target, the change in the distance is calculated.
  • the laser beam emitted by the displacement meter can be reflected by either the surface of the active material-containing layer or the tab portion of the current collector (exposed portion where the active material-containing layer is not provided) in the groove. There may be a step at the boundary between the second end surface of the active material-containing layer and the tab portion, but this step is smaller than the depth of the groove and has little influence on the measurement result.
  • Electrode containing the electrode First, discharge the battery containing the electrode to be observed. Disassemble the battery and take out the electrodes. The removed electrodes are washed with a suitable solvent. As the solvent used for washing, for example, ethyl methyl carbonate (EMC) can be mentioned. After cleaning, the electrodes are dried. The dried electrode is used as a measurement sample.
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • the electrode as a measurement sample is subjected to measurement with a laser displacement meter with tension applied.
  • tension applied to the electrodes is preferably about 40 N / m, for example.
  • the maximum depth D1 of a plurality of grooves can be confirmed as follows.
  • a spectrum along the first direction near the boundary between the tab portion and the second end portion of the active material-containing layer for example, a spectrum measured along the second end portion can be used.
  • one groove is counted from the displacement of a certain reference plane to the region where the displacement changes by at least 30 ⁇ m or more and then returns to the displacement of the reference plane.
  • the reference plane for example, a portion of the surface of the active material-containing layer described above having the same displacement as a region having substantially no undulations is used as the reference plane.
  • the value based on the minimum value with the larger displacement difference is adopted.
  • the maximum value is obtained for at least 10 grooves, and the average value of the obtained maximum values is calculated.
  • the calculated average value is converted into a length to obtain the maximum groove depth D1.
  • the period of multiple grooves can be confirmed as follows.
  • a spectrum along the first direction can be used near the boundary between the tab portion and the second end portion.
  • the positions of adjacent grooves are confirmed, and the distance I1 between the grooves is obtained.
  • the position where the displacement amount becomes the maximum value with respect to a certain reference plane is recorded.
  • a position with such a maximum can correspond to the lowest position in the groove.
  • the spacing I1 between at least 10 sets of grooves is determined.
  • the average value of the obtained intervals I1 is calculated, and the periods of the plurality of grooves are obtained.
  • FIG. 10 shows a diagram showing the measurement result of the displacement amount in the electrode of one example.
  • FIG. 11 shows a graph showing a profile along the broken line L1 in FIG.
  • the broken line L1 shown in FIG. 10 is along the boundary between the tab portion of the current collector and the second end portion of the active material-containing layer at the electrode. That is, FIG. 11 shows a displacement amount spectrum measured along the boundary between the tab portion and the second end portion of the electrode shown in FIG.
  • the dark part in FIG. 10 corresponds to the groove.
  • the groove extends from about 2 mm to 3 mm before and after the boundary (broken line L1) between the tab portion and the second end portion, respectively.
  • the electrode of this example has a corrugated shape along the boundary between the tab portion and the second end portion.
  • the period of the waveform is about 10 cm, and the peak-to-peak amplitude is about 100 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • FIG. 12 shows a diagram showing the measurement results of the displacement amount of the electrodes of another example.
  • FIG. 13 shows a graph showing a profile along the broken line L2 in FIG.
  • the broken line L2 shown in FIG. 12 is along the boundary between the tab portion of the current collector and the second end portion of the active material-containing layer at the electrode. That is, FIG. 13 shows a displacement amount spectrum measured along the boundary between the tab portion and the second end portion of the electrode shown in FIG.
  • the white bordered portion in FIG. 12 corresponds to the groove.
  • the electrode of this example also has a corrugated shape formed along the boundary between the tab portion and the second end portion.
  • the period of the waveform is about 10 cm
  • the peak-to-peak amplitude is about 100 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the plurality of grooves in the electrode extend in the range of about 2 mm to 3 mm, respectively, before and after the boundary (broken line L1) between the tab portion and the second end portion.
  • the electrode according to the first embodiment includes a current collector and an active material-containing layer.
  • the current collector has a main surface including a first end along the first direction and a tab along the first end.
  • the active material-containing layer is provided on the main surface of the current collector except for the tab portion.
  • the active material-containing layer has a second end portion adjacent to the tab portion and a third end portion on the opposite side of the second end portion.
  • the active material-containing layer contains the electrode active material.
  • the current collector and the active material-containing layer form a plurality of grooves recessed in the second direction orthogonal to the main surface. Each of the plurality of grooves intersects the boundary between the tab portion and the second end portion. Each of the plurality of grooves is attenuated toward the first end and is attenuated toward the third end.
  • the electrode can realize a battery having excellent life performance.
  • the electrode group according to the second embodiment includes a positive electrode and a negative electrode. At least one of the positive electrode and the negative electrode includes the electrode according to the first embodiment.
  • the electrode group can further include a separator.
  • the separator may be interposed between the positive electrode active material-containing layer of the positive electrode and the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode.
  • the structure of the electrode group is not particularly limited.
  • the electrode group can have a winding structure.
  • the winding type structure is a structure in which a laminated body including a positive electrode and a negative electrode is wound so that the center is located in a direction orthogonal to the first direction described above.
  • the tab portion can protrude from the end face orthogonal to the winding center of the electrode group.
  • the electrode group may have a stack structure.
  • the grooves formed along the boundary between the tab portion and the second end portion of the electrode are arranged on the innermost circumference of the wound structure. Is desirable. It is preferable that the groove is formed along the entire boundary between the tab portion and the second end portion of the electrode because the effect of discharging gas is enhanced.
  • the electrode group according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 16.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically showing an example electrode group according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view schematically showing a state in which the electrode group is partially expanded.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the wound electrode group shown in FIG.
  • the electrode group 3 has a flat shape and includes a positive electrode 4, a negative electrode 5, and a separator 6 arranged between the positive electrode 4 and the negative electrode 5.
  • the positive electrode 4 is a positive electrode current collector except for, for example, a strip-shaped positive electrode current collector made of foil, a positive electrode tab portion 4c composed of one end portion parallel to the long side of the positive electrode current collector, and at least a positive electrode tab portion 4c. Contains the positive electrode active material-containing layer 4b formed in.
  • the negative electrode 5 is a negative electrode current collector except for, for example, a strip-shaped negative electrode current collector made of foil, a negative electrode tab portion 5c composed of one end portion parallel to the long side of the negative electrode current collector, and at least a negative electrode tab portion 5c.
  • the negative electrode active material-containing layer 5b formed on the electric body is included.
  • the positive electrode active material-containing layer 4b of the positive electrode 4 and the negative electrode active material-containing layer 5b of the negative electrode 5 face each other via the separator 6, and one of the virtual lines CC'which corresponds to the winding axis of the electrode group 3
  • the positive electrode tab portion 4c protrudes from the third end portion 5f and the separator 6 of the negative electrode 5 on the side
  • the negative electrode tab portion 5c protrudes from the third end portion 4f and the separator 6 of the positive electrode 4 on the other side.
  • the separator 6 and the negative electrode 5 are wound in a flat shape, that is, a flat wound electrode group.
  • the first end portion 4d of the positive electrode tab portion 4c wound in a flat spiral shape is located on the first end surface orthogonal to the virtual line CC'. Further, the first end portion 5d of the negative electrode tab portion 5c wound in a flat spiral shape is located on the second end surface orthogonal to the virtual line CC'.
  • the position of the second end portion 4e of the positive electrode active material-containing layer 4b and the position of the third end portion 5f of the negative electrode active material-containing layer 5b are aligned in the direction along the virtual line CC'.
  • the position of the second end surface 5e of the negative electrode active material-containing layer 5b and the position of the third end portion 4f of the positive electrode active material-containing layer 4b are aligned in opposite directions along the virtual line CC'. ..
  • the position of the second end portion of the electrode (positive electrode 4 or negative electrode 5) and the position of the third end portion of the other electrode (negative electrode 5 or positive electrode 4) do not have to be aligned.
  • the winding type electrode group 3 includes the innermost circumference 3A shown in FIGS. 15 and 16. Further, the winding type electrode group 3 includes the outermost peripheral 3B shown in FIG.
  • the innermost circumference 3A of the winding type electrode group 3 is a part 4A from the end of the positive electrode 4 from the end of the winding start to the first rotation of the winding, and the negative electrode 5 from the end of the winding start to the first rotation of the winding.
  • a part 5A and a part 6A of each of the separators 6 sandwiched between a part 4A of the positive electrode 4 and a part 5A of the negative electrode 5 are included.
  • the outermost peripheral 3B of the winding type electrode group 3 is a part 4B of the positive electrode 4 up to the end of the winding end and a part facing the end of the winding one week inside, and the end of the winding of the negative electrode 5.
  • Part 5B from the end of the separator to the part facing the end of winding one week inside, and part 4B of the positive electrode 4 and part 5B of the negative electrode 5 of each separator 6. Includes 6B and.
  • a plurality of grooves are formed in the entire boundary between the tab portion and the second end portion of the negative electrode 5, that is, from a part 5A on the innermost circumference 3A to a part 5B on the outermost circumference 3B. preferable.
  • a groove along the boundary between the tab portion and the second end portion is formed over the entire area from the innermost circumference 3A to the outermost outer circumference 3B.
  • the positive electrode lead 17 and the negative electrode lead 18 can be electrically connected to the electrode group 3, or the insulating sheet 10 can be provided on the electrode group 3. ..
  • the positive electrode lead 17 is electrically connected to the positive electrode tab portion 4c.
  • the negative electrode lead 18 is electrically connected to the negative electrode tab portion 5c.
  • the insulating sheet 10 covers, for example, a portion of the outermost peripheral 3B of the electrode group 3 excluding the positive electrode tab portion 4c and the negative electrode tab portion 5c.
  • the electrode group 3 mounted on the battery can hold an electrolyte (not shown).
  • the form of the electrode according to the first embodiment as the positive electrode and the form as the negative electrode can be used, respectively. Since the description is duplicated, the details of the positive electrode and the negative electrode are omitted.
  • the electrode group according to the second embodiment also includes an embodiment in which only one of the positive electrode and the negative electrode contains the electrode of the first embodiment, and the other electrode does not have a second end portion provided with a plurality of grooves. obtain. Since the description is duplicated except for the details regarding the groove at the second end, the details of the other electrode will be omitted.
  • the positive electrode and the negative electrode it is desirable that at least the positive electrode includes the electrode according to the first embodiment. It is considered that the gas generated by the charging / discharging of the battery is mainly generated by the decomposition of the electrolyte. Such a gas tends to be generated at the positive electrode.
  • the separator is not particularly limited, and for example, a microporous film, a woven fabric, a non-woven fabric, or a laminate of the same material or a different material among these can be used.
  • the material for forming the separator include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer polymer, ethylene-butene copolymer polymer, and cellulose.
  • the electrode group according to the second embodiment includes a positive electrode and a negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode includes the electrode according to the first embodiment.
  • the electrode group can realize a battery having excellent life performance.
  • the battery according to the third embodiment includes a positive electrode and a negative electrode. At least one of the positive electrode and the negative electrode includes the electrode according to the first embodiment.
  • the battery according to the third embodiment may include the electrode group according to the second embodiment.
  • the form of the electrode according to the first embodiment as the positive electrode and the form as the negative electrode can be used, respectively. Since the description is duplicated, the details of the positive electrode and the negative electrode are omitted.
  • the battery according to the third embodiment includes the electrodes of the first embodiment only on one of the positive electrode and the negative electrode, and the other electrode is formed with a plurality of grooves intersecting the boundary between the active material-containing layer and the tab portion. It may also include aspects that are not. Since the description is duplicated except for the details regarding the grooves intersecting the boundary, the details of the other electrode will be omitted.
  • At least the positive electrode includes the electrode according to the first embodiment. This is because the gas generated by charging and discharging the battery tends to be generated at the positive electrode.
  • the battery according to the embodiment can further include an electrolyte.
  • the electrolyte can be retained, for example, in a group of electrodes.
  • the battery according to the embodiment can further include, for example, an electrode group and an exterior member accommodating an electrolyte.
  • the battery according to the embodiment can further include a negative electrode terminal electrically connected to the negative electrode and a positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode.
  • the negative electrode terminal can be connected to the negative electrode via the negative electrode lead.
  • the positive electrode terminal can be connected to the positive electrode via the positive electrode lead.
  • the electrode leads (positive electrode leads, or negative electrode leads) can be joined to a plurality of bundled tab portions.
  • the battery according to the embodiment can be, for example, a lithium ion secondary battery. Further, the battery includes, for example, a non-aqueous electrolyte battery containing a non-aqueous electrolyte as an electrolyte.
  • electrolyte for example, a liquid non-aqueous electrolyte or a gel-like non-aqueous electrolyte can be used.
  • the liquid non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte salt as a solute in an organic solvent.
  • Electrolyte salts include, for example, lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluorophosphate (LiAsF 6 ), and trifluoromethane.
  • Lithium salts such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) can be mentioned.
  • the electrolyte salt may be used alone or in combination of two or more.
  • the concentration of the electrolyte salt that is, the amount of the electrolyte salt dissolved in the organic solvent is preferably 0.5 mol / L or more and 3 mol / L or less. If the concentration of the electrolyte salt is too low, sufficient ionic conductivity may not be obtained. On the other hand, if the concentration is too high, the electrolyte salt may not be completely dissolved.
  • organic solvent examples include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC). ), Ethylmethyl carbonate (EMC), ⁇ -butyrolactone ( ⁇ -BL), sulfolane (SL), acetonitrile (acetonitrile; AN), 1,2-dimethoxyethane (1,2) -dimethoxyethane), 1,3-dimethoxypropane (1,3-dimethoxypropane), dimethyl ether (dimethylether), tetrahydrofuran (tetrahydrofuran; THF), 2-methyltetrahydrofuran (2-methyltetrahydrofuran; 2MeTHF), etc. it can.
  • the organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
  • the gel-like non-aqueous electrolyte is prepared by combining a liquid non-aqueous electrolyte and a polymer material.
  • polymeric materials include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), or mixtures thereof.
  • non-aqueous electrolyte in addition to the liquid non-aqueous electrolyte and the gel-like non-aqueous electrolyte, a room temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions, a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used. May be good.
  • the room temperature molten salt refers to a compound that can exist as a liquid at room temperature (15 ° C. or higher and 25 ° C. or lower) among organic salts composed of a combination of an organic cation and an anion.
  • the room temperature molten salt includes a room temperature molten salt that exists as a liquid by itself, a room temperature molten salt that becomes a liquid when mixed with an electrolyte salt, a room temperature molten salt that becomes a liquid when dissolved in an organic solvent, or a mixture thereof. Is done.
  • the melting point of a room temperature molten salt used in a secondary battery is 25 ° C. or lower.
  • the organic cation generally has a quaternary ammonium skeleton.
  • Polymer solid electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte salt in a polymer material and solidifying it.
  • the inorganic solid electrolyte is a solid substance having Li ion conductivity.
  • Exterior member for example, a container made of a laminated film or a metal container can be used.
  • the thickness of the laminated film is, for example, 0.5 mm or less, preferably 0.2 mm or less.
  • the laminate film a multilayer film containing a plurality of resin layers and a metal layer interposed between these resin layers is used.
  • the resin layer contains, for example, a polymer material such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET).
  • the metal layer is preferably made of an aluminum foil or an aluminum alloy foil for weight reduction.
  • the laminated film can be molded into the shape of an exterior member by sealing by heat fusion.
  • the wall thickness of the metal container is, for example, 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and further preferably 0.2 mm or less.
  • the metal container is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • the aluminum alloy preferably contains elements such as magnesium, zinc, and silicon.
  • the aluminum alloy contains a transition metal such as iron, copper, nickel, and chromium, the content thereof is preferably 100 mass ppm or less.
  • Other examples of the material of the metal container include nickel (Ni) plated iron and stainless steel (SUS).
  • the shape of the exterior member is not particularly limited.
  • the shape of the exterior member may be, for example, a flat type (thin type), a square type, a cylindrical type, a coin type, a button type, or the like.
  • the exterior member can be appropriately selected according to the battery size and the application of the battery.
  • the negative electrode terminal can be formed from a material that is electrochemically stable and has conductivity at the Li storage / release potential of the above-mentioned negative electrode active material.
  • the material of the negative electrode terminal copper, nickel, stainless steel or aluminum, or an aluminum alloy containing at least one selected from the group consisting of Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. Can be mentioned.
  • the material of the negative electrode terminal it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy.
  • the negative electrode terminal is preferably made of the same material as the negative electrode current collector in order to reduce the contact resistance with the negative electrode current collector.
  • the negative electrode lead a material that can be used for the negative electrode terminal can be used. In order to reduce the contact resistance, it is preferable that the materials of the negative electrode terminal, the negative electrode lead, and the negative electrode current collector are the same.
  • the positive electrode terminal can be formed of a material that is electrically stable and has conductivity in a potential range (vs. Li / Li + ) of 3 V or more and 4.5 V or less with respect to the redox potential of lithium.
  • the material of the positive electrode terminal include aluminum or an aluminum alloy containing at least one selected from the group consisting of Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu and Si.
  • the positive electrode terminal is preferably formed of the same material as the positive electrode current collector in order to reduce the contact resistance with the positive electrode current collector.
  • a material that can be used for the positive electrode terminal can be used. In order to reduce the contact resistance, it is preferable that the materials of the positive electrode terminal, the positive electrode lead, and the positive electrode current collector are the same.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of an example flat battery according to the embodiment.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of part A in FIG.
  • the battery 1 shown in FIGS. 17 and 18 includes the flat wound electrode group 3 shown in FIG.
  • the flat wound electrode group 3 is housed in a bag-shaped exterior member 2 made of a laminated film including a metal layer and two resin films sandwiching the metal layer.
  • the flat spiral electrode group 3 is formed by spirally winding a laminated body in which the negative electrode 5, the separator 6, the positive electrode 4, and the separator 6 are laminated in this order from the outside and press-molding. It is formed.
  • the outermost portion of the negative electrode 5 forms a negative electrode active material-containing layer 5b containing a negative electrode active material on one surface of the negative electrode current collector 5a on the inner surface side.
  • negative electrode active material-containing layers 5b are formed on both surfaces of the negative electrode current collector 5a.
  • positive electrode active material-containing layers 4b are formed on both sides of the positive electrode current collector 4a.
  • the negative electrode terminal 8 is connected to the negative electrode current collector 5a in the outermost layer of the negative electrode 5 in the vicinity of the outer peripheral end of the wound electrode group 3, and the positive electrode terminal 7 is the positive electrode of the positive electrode 4 located inside. It is connected to the current collector 4a.
  • These negative electrode terminals 8 and positive electrode terminals 7 extend outward from the opening of the bag-shaped exterior member 2.
  • the battery 1 shown in FIGS. 17 and 18 further includes an electrolyte (not shown).
  • the electrolyte is housed in the bag-shaped exterior member 2 in a state of being impregnated with the electrode group 3.
  • the mode of the battery according to the embodiment is not limited to that shown in FIGS. 17 and 18. Another example will be described with reference to FIG.
  • FIG. 19 is an exploded perspective view schematically showing a battery of another example according to the embodiment.
  • the battery 1 includes a metal square exterior member 12 having an opening, a lid (sealing plate) 13 welded to the opening of the square exterior member 12, and a flat surface housed in the square exterior member 12. It includes a spirally wound electrode group 3 and an electrolyte (not shown) housed in the square exterior member 12 and impregnated in the electrode group 3.
  • the wound electrode group 3 includes a band-shaped positive electrode 4 having a pair of long sides and a band-shaped negative electrode 5 having a pair of long sides. Similar to the electrode group 3 in the battery described with reference to FIGS. 17 and 18, the positive electrode 4 and the negative electrode 5 are wound with a band-shaped separator 6 having a pair of long sides sandwiched between them. The positive electrode 4, the negative electrode 5, and the separator 6 are wound with their long sides aligned.
  • the positive electrode 4 includes a positive electrode current collector 4a and a positive electrode active material-containing layer 4b supported on the surface of the positive electrode current collector 4a. Similar to the electrode group 3 shown in FIG. 15, the positive electrode current collector 4a extends in a direction parallel to the long side of the positive electrode current collector 4a (first direction), and supports the positive electrode active material-containing layer 4b on the surface thereof.
  • the positive electrode tab portion 4c which corresponds to the strip-shaped portion that is not formed, is included. The positive electrode tab portion 4c can be used as a positive electrode current collecting tab.
  • the negative electrode 5 includes a negative electrode current collector 5a and a negative electrode active material-containing layer 5b supported on the surface of the negative electrode current collector 5a. Similar to the electrode group 3 shown in FIG. 15, the negative electrode current collector 5a extends in a direction parallel to the long side of the negative electrode current collector 5a (first direction), and supports the negative electrode active material-containing layer 5b on the surface thereof.
  • the negative electrode tab portion 5c which corresponds to the strip-shaped portion that is not formed, is included.
  • the negative electrode tab portion 5c can be used as a negative electrode current collecting tab.
  • the spirally wound positive electrode tab portion 4c protrudes from one end face, and the spirally wound negative electrode tab portion 5c protrudes from the other end face. ..
  • the electrode group 3 has two sandwiching members 16.
  • the sandwiching member 16 has a first sandwiching portion 16a, a second sandwiching portion 16b, and a connecting portion 16c connecting the first and second sandwiching portions 16a and 16b. Since the positive electrode tab portion 4c and the negative electrode tab portion 5c are wound in a flat shape, the center of the winding is a space. Of this space, the connecting portion 16c of one sandwiching member 16 is arranged in the space inside the positive electrode tab portion 4c, and the connecting portion 16c of the other sandwiching member 16 is arranged in the space inside the negative electrode tab portion 5c. ..
  • the portion excluding the positive electrode tab portion 4c and the negative electrode tab portion 5c is covered with the insulating tape 11.
  • the lid body 13 has a rectangular shape.
  • the lid 13 has two through holes (not shown).
  • the lid 13 is further opened with a liquid injection port (not shown) for injecting, for example, a liquid electrolyte.
  • the liquid injection port is sealed with a sealing lid (not shown) after the electrolyte is injected.
  • the battery shown in FIG. 19 further includes a positive electrode lead 17, a positive electrode terminal 7, a negative electrode lead 18, and a negative electrode terminal 8.
  • the positive electrode lead 17 has a connection plate 17a for electrically connecting to the positive electrode terminal 7, a through hole 17b opened in the connection plate 17a, and a strip-shaped strip that is bifurcated from the connection plate 17a and extends downward. It has a current collector 17c.
  • the two current collecting portions 17c of the positive electrode lead 17 sandwich the sandwiching member 16 that sandwiches the positive electrode tab portion 4c and the positive electrode tab portion 4c between them, and are electrically connected to the sandwiching member 16 by welding.
  • the negative electrode lead 18 has a connection plate 18a for electrically connecting to the negative electrode terminal 8, a through hole 18b opened in the connection plate 18a, and a strip-shaped strip that is bifurcated from the connection plate 18a and extends downward. It has a current collector 18c.
  • the two current collecting portions 18c of the negative electrode lead 18 sandwich the holding member 16 and the negative electrode tab portion 5c that sandwich the negative electrode tab portion 5c between them, and are electrically connected to the negative electrode tab portion 5c by welding.
  • the method of electrically connecting the positive electrode lead 17 and the negative electrode lead 18 to the positive electrode tab portion 4c and the negative electrode tab portion 5c, respectively, is not particularly limited, and examples thereof include welding such as ultrasonic welding and laser welding. ..
  • the positive electrode terminal 7 and the positive electrode lead 17 are caulked and fixed to the lid 13 via an external insulating member 14 and an internal insulating member (not shown). With such an arrangement, the positive electrode terminal 7 and the positive electrode lead 17 are electrically connected to each other and electrically insulated from the lid 13.
  • the negative electrode terminal 8 and the negative electrode lead 18 are caulked and fixed to the lid 13 via an external insulating member 14 and an internal insulating member (not shown). With such an arrangement, the negative electrode terminal 8 and the negative electrode lead 18 are electrically connected to each other and electrically insulated from the lid 13.
  • the battery according to the third embodiment includes the electrodes according to the first embodiment. Therefore, it has excellent life performance.
  • a battery pack is provided.
  • This battery pack comprises the battery according to the third embodiment.
  • the battery pack according to the embodiment may include a plurality of batteries. Multiple batteries can be electrically connected in series or electrically in parallel. Alternatively, a plurality of batteries can be connected in series and in parallel.
  • the battery pack may include five batteries according to the third embodiment. These batteries can be connected in series. Further, the batteries connected in series can form an assembled battery. That is, the battery pack according to the embodiment may also include an assembled battery.
  • the battery pack according to the embodiment can include a plurality of assembled batteries. Multiple battery packs can be electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel.
  • the battery pack according to the embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 20 and 21.
  • the cell for example, the flat battery shown in FIG. 17 can be used.
  • FIG. 20 is an exploded perspective view schematically showing an example of the battery pack according to the embodiment.
  • FIG. 21 is a block diagram showing an example of the electric circuit of the battery pack 20 shown in FIG.
  • the plurality of cell cells 21 composed of the flat batteries shown in FIG. 17 described above are laminated so that the negative electrode terminals 8 and the positive electrode terminals 7 extending to the outside are aligned in the same direction, and are fastened with the adhesive tape 22.
  • the assembled battery 23 is configured by the above. As shown in FIG. 21, these cell cells 21 are electrically connected in series with each other.
  • the printed wiring board 24 is arranged so as to face the side surface of the cell 21 on which the negative electrode terminal 8 and the positive electrode terminal 7 extend. As shown in FIG. 21, the printed wiring board 24 is equipped with a thermistor 25, a protection circuit 26, and a terminal 27 for energizing an external device. An insulating plate (not shown) is attached to the surface of the printed wiring board 24 facing the assembled battery 23 in order to avoid unnecessary connection with the wiring of the assembled battery 23.
  • the positive electrode side lead 28 is connected to the positive electrode terminal 7 located at the bottom layer of the assembled battery 23, and the tip thereof is inserted into the positive electrode side connector 29 of the printed wiring board 24 and electrically connected.
  • the negative electrode side lead 30 is connected to the negative electrode terminal 8 located on the uppermost layer of the assembled battery 23, and the tip thereof is inserted into the negative electrode side connector 31 of the printed wiring board 24 and electrically connected. These connectors 29 and 31 are connected to the protection circuit 26 through the wiring 32 and the wiring 33 formed on the printed wiring board 24.
  • the thermistor 25 detects the temperature of the cell 21 and the detection signal is transmitted to the protection circuit 26.
  • the protection circuit 26 can cut off the positive side wiring 34a and the negative side wiring 34b between the protection circuit 26 and the energizing terminal 27 to the external device under predetermined conditions.
  • the predetermined condition is, for example, when the detection temperature of the thermistor 25 becomes equal to or higher than the predetermined temperature. Further, the predetermined condition is when overcharge, overdischarge, overcurrent, etc. of the cell 21 are detected.
  • the detection of overcharging or the like is performed for each individual cell 21 or the entire assembled battery 23. When detecting the individual cell 21, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or the negative electrode potential may be detected.
  • a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each cell 21.
  • a wiring 35 for voltage detection is connected to each of the cell 21s, and a detection signal is transmitted to the protection circuit 26 through these wirings 35.
  • Protective sheets 36 made of rubber or resin are arranged on the three side surfaces of the assembled battery 23 except for the side surfaces on which the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 8 protrude.
  • the assembled battery 23 is stored in the storage container 37 together with the protective sheet 36 and the printed wiring board 24. That is, the protective sheet 36 is arranged on both inner side surfaces in the long side direction and the inner side surface in the short side direction of the storage container 37, and the printed wiring board 24 is arranged on the inner side surface on the opposite side in the short side direction.
  • the assembled battery 23 is located in a space surrounded by the protective sheet 36 and the printed wiring board 24.
  • the lid 38 is attached to the upper surface of the storage container 37.
  • a heat-shrinkable tape may be used instead of the adhesive tape 22 to fix the assembled battery 23.
  • protective sheets are arranged on both side surfaces of the assembled battery, the heat-shrinkable tape is circulated, and then the heat-shrinkable tape is heat-shrinked to bind the assembled battery.
  • FIGS. 20 and 21 show a form in which the cells 21 are connected in series, they may be connected in parallel in order to increase the battery capacity.
  • the assembled battery packs can also be connected in series and / or in parallel.
  • the battery pack according to the fourth embodiment includes the battery according to the third embodiment. Therefore, it exhibits excellent life performance.
  • Example 1 In Example 1, a non-aqueous electrolyte battery was produced by the following procedure.
  • the obtained coating film was dried and then rolled in a roll press machine.
  • the thickness of the electrode after rolling (total thickness T including the current collector and the active material-containing layers on both sides) was 65 ⁇ m.
  • a convex portion having the same shape as the processing roller 40 shown in FIGS. 7-9, having a width of 5 mm, a thickness (length G) of 50 mm, and a height of 100 ⁇ m at 100 mm intervals (interval I2 ).
  • a negative electrode active material 90% by weight of spinel-type lithium titanium oxide powder, 5.0% by weight of carbon black, and 5.0% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) were added to N-methylpyrrolidone and mixed. A slurry was prepared. The negative electrode slurry obtained after stirring was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m and a width of 100 mm by a coating device. At this time, a portion having a width of 6 mm was left on one edge of the aluminum foil where the slurry was not applied. The obtained coating film was dried and then rolled in a roll press machine. The thickness of the electrode after rolling (total thickness including the current collector and the active material-containing layers on both sides) was 84 ⁇ m.
  • the negative electrode was manufactured.
  • a strip-shaped microporous membrane separator having a thickness of 30 ⁇ m was prepared.
  • the prepared positive electrode, separator, negative electrode, and separator were laminated in this order to obtain a laminated body.
  • the laminate was wound. At this time, the tab portions of the positive electrode and the negative electrode extend from the winding body in opposite directions along the winding center.
  • a winding stopper tape was attached to the obtained wound body to form an electrode group. The electrode area and the number of turns were adjusted so that the discharge capacity of the electrode group was 3.0 Ah.
  • non-aqueous electrolyte a 1: 1 mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate was used as the non-aqueous solvent, and 1 mol / L lithium hexafluorophosphate was used as the electrolyte salt.
  • the prepared electrode group was housed in a metal container as an exterior member.
  • Non-aqueous electrolyte was injected into the container through the opening of the container.
  • a sealing plate was installed at the opening of the container and welded.
  • Example 2 A negative electrode was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the monoclinic niobium-titanium composite oxide Nb 2 TiO 7 was used as the negative electrode active material instead of the spinel-type lithium titanium oxide.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that this negative electrode was used.
  • Example 3 The procedure was the same as in Example 1 except that a rectangular titanium-containing composite oxide represented by Li 2 Na 1.5 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was used as the negative electrode active material instead of the spinel-type lithium titanium oxide.
  • the negative electrode was prepared in.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that this negative electrode was used.
  • Example 4 When producing the positive electrode, processing of the electrode using a processing roller was omitted. That is, the electrode whose thickness was adjusted using a roll press machine was used as it was as the positive electrode.
  • the electrode When manufacturing the negative electrode, the electrode was processed using a processing roller. That is, after adjusting the thickness using a roll press machine, the boundary between the electrode coating portion and the tab portion and the portion near the boundary were pressed using a processing roller.
  • the processing roller As the processing roller, the same processing roller as that used for processing the positive electrode in Example 1 was used. Pressing with a processing roller was carried out over the entire length direction along the above boundary. Further, the overlapping width (W2) between the convex portion and the active material-containing layer was adjusted to 2.5 mm, and the pressing was performed.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode were used.
  • Example 4 an additional press using a processing roller was not performed to prepare the positive electrode, but an additional press was performed to prepare the negative electrode.
  • Example 5 A negative electrode was prepared in the same procedure as in Example 4. A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that this negative electrode was used. In Example 5, additional pressing was performed in both the production of the positive electrode and the production of the negative electrode.
  • Example 6 A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the design of the processing roller was changed when the additional press was performed in the production of the positive electrode.
  • Example 7 A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the design of the processing roller was changed when the additional press was performed in the production of the positive electrode.
  • Example 8 A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the design of the processing roller was changed when the additional press was performed in the production of the positive electrode.
  • Example 9 A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the design of the processing roller was changed when the additional press was performed in the production of the positive electrode.
  • Example 10 When performing the additional press in the production of the positive electrode, the overlap width (W2) between the convex portion of the processing roller and the active material-containing layer was changed to 4 mm, and the additional press was performed. A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the obtained positive electrode was used.
  • Example 11 When performing the additional press in the production of the positive electrode, the overlap width (W2) between the convex portion of the processing roller and the active material-containing layer was changed to 1 mm, and the additional press was performed. A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the obtained positive electrode was used.
  • Example 12 A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the design of the processing roller was changed when the additional press was performed in the production of the positive electrode.
  • Example 13 A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the design of the processing roller was changed when the additional press was performed in the production of the positive electrode.
  • Example 14 When producing the positive electrode, no additional press was applied to the entire length direction along the boundary between the electrode coating portion and the tab portion (the boundary between the second end portion and the tab portion). The additional pressing was performed only on one end side (one of the ends in the first direction) of the region in the length direction along the boundary. At the time of additional pressing, the length along the press region was adjusted so as to correspond to the peripheral length of the innermost circumference of the winding type structure of the electrode group obtained after the winding in the subsequent stage.
  • An electrode group was prepared using the above positive electrode, the same negative electrode as that produced in Example 1, and the same separator as that used in Example 1.
  • the laminate is wound so that the portion of the positive electrode including the region where the additional press is performed becomes the portion of the positive electrode included in the innermost circumference of the winding type structure.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the above electrode group was used.
  • Example 15 The positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the processing roller used when producing the positive electrode was changed to the processing roller of the following design.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram schematically showing the production of the positive electrode using the processing roller in Example 15.
  • FIG. 22 shows a cross section along the central axis of the processing roller.
  • the cross section orthogonal to the central axis of the processing roller has the same shape as the cross section shown in FIG.
  • the processing roller 40 had a main pillar portion 41 and a plurality of protruding portions 42 arranged on the side surface 41a of the main pillar portion 41.
  • the main pillar portion 41 had a cylindrical shape.
  • the cross section of each of the plurality of protrusions 42 along the central axis of the roller was semicircular.
  • the overlapping width (W2) between the protruding portion 42 and the positive electrode active material-containing layer 4b was adjusted to 2.5 mm, and the pressing was performed.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the above positive electrode was used.
  • Example 16 A positive electrode was prepared in the same procedure as in Example 1 except that lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) was used instead of lithium nickel cobalt manganese oxide as the positive electrode active material.
  • LiCoO 2 lithium cobalt oxide
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that this positive electrode was used.
  • Example 17 A positive electrode was prepared in the same procedure as in Example 1 except that lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) was used instead of lithium nickel cobalt manganese oxide as the positive electrode active material.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that this positive electrode was used.
  • Comparative Example 1 After rolling the positive electrode with a roll press machine, the positive electrode was produced in the same procedure as in Example 1 except that an additional press was omitted. A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that this positive electrode was used. In Comparative Example 1, no additional pressing was performed on either the positive electrode or the negative electrode.
  • Example 2 When performing the additional pressing, the positive electrode was prepared by the same procedure as in Example 1 except that the overlapping width (W2) between the convex portion of the processing roller and the active material-containing layer was changed to 0 mm and the additional pressing was performed. did. That is, additional pressing was performed only on the tab portion of the positive electrode.
  • the negative electrode was prepared by the same procedure as in Example 4 except that the overlapping width (W2) between the convex portion of the processing roller and the active material-containing layer was changed to 0 mm and the additional pressing was performed. did. That is, additional pressing was performed only on the tab portion of the negative electrode.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that the positive electrode and the negative electrode, which were additionally pressed only on the tab portion, were used.
  • FIG. 23 is an explanatory view schematically showing rolling for adjusting the thickness of the positive electrode in Comparative Example 3.
  • the stepped roller 50 had a small diameter portion 51 corresponding to the main pillar and a large diameter portion 52 having a diameter larger than that of the small diameter portion 51.
  • the small diameter portion 51 and the large diameter portion 52 were connected to each other on the same axis of the cylindrical shape.
  • the side surface 51a of the small diameter portion 51 was rolled by applying it to the positive electrode active material-containing layer 4b of the electrode coating portion, and at the same time, the side surface 52a of the large diameter portion 52 was applied to the positive electrode tab portion 4c and rolled. By doing so, the press pressure received by the portion of the aluminum foil which is the positive electrode current collector 4a corresponding to the electrode coating portion and the portion corresponding to the positive electrode tab portion 4c is made the same.
  • the large diameter portion 52 of the stepped roller 50 shown in FIG. 23 has a flank surface 52b
  • the flank surface 52b may be omitted.
  • the difference between the pillar diameter r11 of the small diameter portion 51 and the pillar diameter r12 of the large diameter portion 52 can be appropriately adjusted according to the coating amount of the electrode slurry, the target electrode thickness, the press pressure, and the like.
  • a stepped roller was used when adjusting the electrode thickness using a roll press machine in the production of the negative electrode.
  • the side surface of the small diameter portion was applied to the electrode coated portion and rolled, the side surface of the large diameter portion was applied to the tab portion and rolled.
  • the press pressure applied to the portion of the aluminum foil that is the current collector corresponding to the electrode coating portion and the portion corresponding to the tab portion was made the same.
  • a non-aqueous electrolyte battery was produced in the same procedure as in Example 1 except that these positive and negative electrodes were used.
  • Tables 1 and 2 below show the design of the positive electrode and the negative electrode, respectively. Specifically, Table 1 summarizes the details of the electrode active material used for the positive electrode and the additional press using the processing roller. Table 2 summarizes the details of the electrode active material used for the negative electrode and the additional press using the processing roller.
  • the details of the additional press include whether or not the additional press was performed, the range of the length of the portion along the boundary between the tab portion and the second end portion in the first direction in which the additional press was performed, and the additional press.
  • the design of the processing roller used is shown. As for the design of the processing roller, whether the shape of the convex portion has the same cross section as shown in FIG. 8 or the same cross section as shown in FIG.
  • Center V in the range R3 along which the groove runs along the direction orthogonal to the direction, and in the first region R1 and the second region R2 within a range of 2 mm before and after the boundary between the tab portion and the second end portion. Indicates whether or not a part with a depth of 50% or more is included.
  • a groove along the boundary between the tab portion of the current collector and the second end portion of the active material-containing layer is 100 mm over the entire area in the long direction, that is, in the first direction. It was formed in a cycle.
  • the groove in the positive electrode of Example 1 is attenuated in both directions (direction toward the first end portion and direction toward the third end portion) from the boundary between the tab portion and the second end portion, and is 2 mm in each direction from the boundary portion. It extended to the range of.
  • the maximum depth of the groove was 100 ⁇ m.
  • the non-aqueous electrolyte battery was charged and discharged 1000 times in an environment of 45 ° C. Charging was completed with a current of 3.0 A until the battery voltage reached 2.8 V, and when the current value when held at 2.8 V reached 0.5 A. After leaving the battery in the open circuit state for 10 minutes, the battery was discharged with a current of 3.0 A until the voltage reached 2.0 V. The above charging / discharging was set as one cycle, and charging / discharging was repeated for 1000 cycles.
  • the battery was charged at 3.0 A until the voltage reached 2.8 V in a constant temperature bath kept at 25 ° C, and kept at 2.8 V for 3 hours. Then, the battery was left in the open circuit state for 30 minutes, and the battery was discharged with a current of 3.0 A until the battery voltage became 2 V.
  • the above charging / discharging was performed for 3 cycles.
  • the capacity obtained at the time of discharging in the third additional cycle was compared with the reference capacity (capacity before charging / discharging 1000 cycles).
  • resistor R 10 sec in a manner similar to that based on the previously described (Equation 1) .
  • Table 6 summarizes the evaluation results obtained for the non-aqueous electrolyte batteries of each Example and each Comparative Example. Specifically, the reference capacity of the non-aqueous electrolyte battery, the capacity after repeating 1000 cycles of charging and discharging, the capacity retention rate in 1000 cycles of charging and discharging, and the 10-second resistance R 10sec (cycle) before and after 1000 cycles of charging and discharging . Table 6 summarizes the previous value R s, the post-cycle value R f ), and the resistance increase ratio I R in 1000 cycles of charge / discharge.
  • the reference capacity of the non-aqueous electrolyte battery of Example 1 was 3 Ah. In Example 1, the capacity retention rate was 93%. In Example 1, the rate of increase in electrical resistance IR was 15%.
  • the capacity retention rate of the batteries manufactured in each example was higher than the capacity retention rate of the batteries manufactured in each comparative example. ..
  • the ratio increase in resistance of the battery prepared in each of Examples I R is low.
  • the reason why the batteries of each example showed desirable battery performance as compared with the batteries of each comparative example is that in the batteries of each example, at least one of the positive electrode and the negative electrode has an active material-containing layer and a current collector. It is considered that this is because it had a groove that straddles the boundary with the tab part of. It is considered that the groove acted as a flow path leading from the active material-containing layer to the tab portion and released gas from the inside of the electrode to suppress deterioration and an increase in electrical resistance.
  • the electrodes according to at least one embodiment and the above-described embodiment include a current collector and an active material-containing layer.
  • the current collector has a main surface including a first end along the first direction and a tab along the first end.
  • the active material-containing layer is provided on the main surface of the current collector except for the tab portion.
  • the active material-containing layer has a second end portion adjacent to the tab portion and a third end portion on the opposite side of the second end portion.
  • the active material-containing layer contains the electrode active material.
  • the current collector and the active material-containing layer form a plurality of grooves recessed in the second direction orthogonal to the main surface. Each of the plurality of grooves intersects the boundary between the tab portion and the second end portion. Each of the plurality of grooves is attenuated toward the first end and is attenuated toward the third end.
  • the electrode can realize a battery having excellent life performance and a battery pack including the battery.

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Abstract

実施形態によれば、集電体と活物質含有層とを具備する電極が提供される。集電体は、第１方向に沿う第１端部と該第１端部に沿うタブ部とを含む主面を有する。活物質含有層は、集電体のタブ部を除く主面の上に設けられ、タブ部に隣接する第２端部と該第２端部の反対側にある第３端部を有し、電極活物質を含有する。集電体と活物質含有層とは、主面に直交する第２方向へ向かって凹んでいる複数の溝を形成している。複数の溝はタブ部と第２端部との境目と交差し、複数の溝は第１端部へ向かって減衰し且つ第３端部へ向かって減衰している。

Description

電極、電池、及び電池パック
　本発明の実施形態は、電極、電池、及び電池パックに関する。
　非水電解質二次電池では、充放電に伴いガスが発生し得る。発生したガスが電極間に留まることで相間の距離が広がり、電池の性能が劣化する。またガスの滞留箇所が充放電に寄与できなくなるため、電池の性能が劣化する。
　こうした課題に対し、電極集電体の長手方向に平行な一方の辺に沿って設けられた集電タブ（露出部）を有した電極板において、集電タブの一部を変形させることで電解液またはガスの流路を確保する試みが行われてきた。
　また、タブ部を意図的に変形させることは、しばしば電極板の湾曲を矯正し、捲回体を製造しやすくするために行われてきた。
日本国特開２０１３－　７３６９０号公報 日本国特開２０１５－　９０８０５号公報
　寿命性能に優れた電池を実現できる電極、寿命性能に優れた電池、及びこの電池を具備する電池パックを提供することを目的とする。
　実施形態によれば、集電体と活物質含有層とを具備する電極が提供される。集電体は、第１方向に沿う第１端部と該第１端部に沿うタブ部とを含む主面を有する。活物質含有層は、集電体のタブ部を除く主面の上に設けられ、タブ部に隣接する第２端部と該第２端部の反対側にある第３端部を有し、電極活物質を含有する。集電体と活物質含有層とは、主面に直交する第２方向へ向かって凹んでいる複数の溝を形成している。複数の溝はタブ部と第２端部との境目と交差し、複数の溝は第１端部へ向かって減衰し且つ第３端部へ向かって減衰している。
　他の実施形態によれば、正極と負極とを具備する電池が提供される。正極および負極の少なくとも一方は、上記実施形態に係る電極を含む。
　更に他の実施形態によれば、上記実施形態に係る電池を具備する電池パックが提供される。
図１は、実施形態に係る電極を概略的に示す平面図である。 図２は、図１に示す電極のII-II線に沿った断面図である。 図３は、図１に示す電極のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、実施形態に係る電極における溝の位置の一例を表すグラフである。 図５は、実施形態に係る電極における溝の位置の他の例を表すグラフである。 図６は、実施形態に係る電極における溝の位置のさらに他の例を表すグラフである。 図７は、実施形態に係る電極の製造の一例を概略的に示す説明図である。 図８は、図７に示すVIII-VIII線に沿った断面図である。 図９は、図７に示すIX-IX線に沿った断面図である。 図１０は、一例の電極におけるタブ部と活物質含有層との境目に沿った変位量の測定結果を表す図である。 図１１は、図１０に示す測定結果における破線Ｌ１に沿うプロファイルを表すグラフである。 図１２は、他の例の電極におけるタブ部と活物質含有層との境目に沿った変位量の測定結果を表す図である。 図１３は、図１２に示す測定結果における破線Ｌ２に沿うプロファイルを表すグラフである。 図１４は、実施形態に係る一例の電極群を概略的に示す斜視図である。 図１５は、電極群を部分的に展開した状態を概略的に示す斜視図である 図１６は、図１５に示す捲回型電極群の概略断面図である。 図１７は、実施形態に係る一例の電池の概略断面図である。 図１８は、図１７のＡ部の拡大断面図である。 図１９は、実施形態に係る他の例の電池を概略的に示す分解斜視図である。 図２０は、実施形態に係る一例の電池パックの概略分解斜視図である。 図２１は、図２０の電池パックの電気回路を示すブロック図である。 図２２は、実施例１５における加工ローラーを用いた正極の製造を概略的に示す説明図である。 図２３は、比較例３における正極の厚さ調整のための圧延を概略的に示す説明図である。
実施形態
　電極におけるガスの発生箇所は、電極活物質などの電極材料を塗布した部分にある。そのため、集電タブだけを変形させてもガスを抜くための流路としては不十分である。そのため集電タブの変形だけでは、電池の充放電中に発生し得るガスの影響を抑制するには不十分である。
　以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。　
　また、各図は実施の形態の説明とその理解とを促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
　［第１の実施形態］
　第１の実施形態に係る電極は、集電体と活物質含有層とを具備する。集電体は、第１方向に沿う第１端部と該第１端部に沿うタブ部とを含む主面を有する。活物質含有層は、集電体のタブ部を除く主面の上に設けられている。活物質含有層は、タブ部に隣接する第２端部と該第２端部の反対側にある第３端部を有する。活物質含有層は、電極活物質を含有する。集電体と活物質含有層とは、主面に直交する第２方向へ向かって凹んでいる複数の溝を形成している。複数の溝の各々は、タブ部と第２端部との境目と交差している。複数の溝は、第１端部へ向かって各々減衰しているとともに、第３端部へ向かって各々減衰している。
　集電体と活物質含有層により上述した複数の溝が形成されていることにより、活物質含有層の内側から集電体のタブ部へ向かって連通する流路が設けられている。溝は、電極を組み込んだ電池を充放電した際に発生するガスを電極内から電池内の空隙部へ移動させるための流路として機能することができる。これにより、ガス発生による電極の劣化、並びにガス発生に起因する電極群の膨れによる劣化を抑制することができる。電極の密度に関係なく、溝により流路を形成することで電極内からのガスの排出を促進できる。
　溝が集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目を交差せず集電体上に活物質含有層が設けられている範囲に留まっている場合、第２端部から第１端部へ向かって外側に位置するタブ部によりガスの流路が妨げられる。そうするとガスの抜けが悪くなり、活物質含有層中にガスが滞留しやすくなるため好ましくない。複数の集電タブ（又は、多重に折り重ねられた集電タブ）が束ねられる設計の電池では第２端部側にある溝の端の開口部分が束ねられた集電タブ（タブ部）により囲われてしまい、ガスを排出する流路の確保がさらに難しい。
　一方で、溝が減衰しない、第１端部から第３端部への全幅に亘って実質的な深さの変化がない溝を有する電極を用いた場合、ガスの流路を存分に確保できるものの、電池内の電気抵抗が高くなる。溝の大きさを適切にすることで、ガスを放出するための流路を形成しつつ、電池抵抗の上昇を抑えることができる。
　次に、電極の構成の詳細を説明する。
　電極は、電池の正極および負極のいずれでもあり得る。つまり電極は、電池用電極であり得る。
　集電体は、１以上の主面を有し、例えば、第１の主面とその裏側に位置する第２の主面を有する薄板形状を有し得る。集電体は、例えば、帯状の箔であり得る。集電体の材質の具体例として、アルミニウムを挙げることができる。集電体の材質は先の具体例に限られず、集電体の材質は問わない。
　集電体の主面は、第１方向に沿う第１端部と、この第１端部に沿うタブ部を含んでいる。第１方向は、例えば、帯状の集電体の長尺方向であり得る。第１端部は、帯状の集電体の長尺方向に沿う縁部であり得る。
　活物質含有層は、集電体の主面の上に設けられている。例えば、活物質含有層は、薄板形状の集電体の一方の主面の上に設けられ得る。或いは、活物質含有層は、薄板形状の集電体の表裏の両方の主面（第１の主面および第２の主面の両方）の上に設けられ得る。つまり、活物質含有層は、集電体の片面または両面に設けられ得る。
　活物質含有層は、集電体の主面のうち第１端部に沿う一部の領域を除いて集電体の主面上に設けられている。集電体の主面のうち活物質含有層が設けられていない領域、つまり集電体の第１端部に沿う露出部分は、集電タブとして機能することができるタブ部である。活物質含有層は、集電体のタブ部に隣接する第２端部を有している。言い換えると、活物質含有層の第２端部は、活物質含有層の外周のうち集電体のタブ部側に沿う部分である。そして活物質含有層は、第２端部の反対側にある第３端部を有する。第１乃至第３端部は、集電体の主面に平行な平面に沿って、集電体の第１端部、活物質含有層の第２端部、活物質含有層の第３端部の順に配置されている。第１端部、第２端部、及び第３端部は、何れも第１方向に沿っている。
　活物質含有層は、電極活物質を含有する。電極活物質としては、例えば、電池用活物質として用いることのできる化合物を挙げることができる。電極活物質は、例えば、電池における電極およびその対極（例えば、正極およびその対極としての負極、或いは負極およびその対極としての正極）の設計に応じて適宜選択できる。電極活物質（正極活物質、又は負極活物質）の詳細は、後述する。　
　活物質含有層は、電極活物質に加え、導電剤、結着剤、又は導電剤および結着剤の両方を更に含み得る。
　集電体と活物質含有層とは、集電体の主面に直交する第２方向へ向かって凹んでいる複数の溝を形成している。複数の溝が凹む方向、つまり第２方向は、集電体および活物質含有層の厚さ方向であり得る。
　複数の溝は、集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目と交差している。各々の溝の底面および壁面は、活物質含有層により形成されている部分と集電体によって形成されている部分をそれぞれ含む。言い換えると各々の溝は、タブ部と第２端部との境目を跨いで集電体の第１端部へ向かって延び、且つ活物質含有層の第３端部へ向かって延びている。
　複数の溝は、第１端部へ向かって減衰していると共に、第３端部へ向かって減衰している。複数の溝は、各々がタブ部と第２端部との境目付近で最も深く、第１端部へ向かう方向および第３端部へ向かう方向の両方向へ向かって浅くなる。集電体の第１端部では、集電体が溝を形成せず実質的に平坦であり得る。活物質含有層の第２端部と第３端部との間に、溝が形成されてなく実質的に平坦な領域が存在し得る。
　タブ部と第２端部との境目に沿って複数の溝が形成されている位置は、電極を用いて作製する電極群の設計に応じて適宜調整することが望ましい。例えば、捲回型電極群を作製する場合は、電極を捲回して得られる捲回型構造の最内周に少なくとも一部の溝が配置されることが望ましい。タブ部と第２端部との境目の全域に沿って溝が形成されている方が、ガスを排出する効果が増大するため好ましい。なお、捲回後の電極において、例えば、円弧を描くように湾曲している部分では、活物質含有層の表面の曲面に対する接面に直交する方向を第２方向と見なせる。
　複数の溝は、第１方向に沿って互いに隣接している溝を含み得る。タブ部と第２端部との境目と交差している溝のうち一部が、第１方向に沿って隣接している複数の溝の群として存在し得る。ここでいう隣接している複数の溝の一つの群とは、第１方向に沿って連続した起伏がある状態で連なっており、一つの溝と第１方向に並んで次に設けられている溝との間に実質的に平坦な部分が存在しない一連の溝を意味する。連なっている溝の群は、タブ部と第２端部との境目に沿って１以上存在し得る。例えば、第１方向に沿って隣接している複数の溝の一つの群が境目に沿う一部領域に設けられるとともに、第１方向に沿って隣接している複数の溝の他の一群が境目に沿う他の領域に設けられ得る。或いは、境目と交差しているすべての溝が連なっていてもよい。一つの群において、一定の法則をもって複数の溝が配置されて、例えば、タブ部と第２端部との境目に沿う断面にて波形形状が形成され得る。
　図１－図３を参照して、実施形態に係る電極を説明する。　
　図１は、実施形態に係る一例の電極を概略的に示す平面図である。ここで示す電極は、正極の例である。図２は、図１に示す電極のII-II線に沿った断面図である。図３は、図１に示す電極のIII-III線に沿った断面図である。
　正極４は、正極集電体４ａ及び正極活物質含有層４ｂを含む。正極活物質含有層４ｂは、正極集電体４ａの表裏両面に担持されている。正極集電体４ａは、第１方向１０１（図１の縦方向）に沿う一辺において、いずれの表面にも正極活物質含有層４ｂが担持されていない部分、つまり集電タブにあたる正極タブ部４ｃを含む。
　図２は、複数の溝の一つに沿った断面図を示す。溝は、第１端部４ｄ及び第３端部４ｆへ向かう両方向、つまり図の左側方向１１１及び右側方向１１３の両方へ向かって延びている。図２からわかるように、溝は正極活物質含有層４ｂの第２端部４ｅと正極集電体４ａにおける正極タブ部４ｃとの境目Ｂと交差している。溝は、正極集電体４ａにおける正極タブ部４ｃの第１端部４ｄに向かって減衰している。溝は、正極活物質含有層４ｂの第３端部４ｆへ向かっても減衰している。正極活物質含有層４ｂの第２端部４ｅと第３端部４ｆとの間には、正極集電体４ａ及び正極活物質含有層４ｂが平坦になっている領域が存在する。
　正極４は、第１方向１０１に並ぶ複数の溝を有し、例えば、図１に示すII'-II'線に沿った断面は、II-II線に沿った断面（図２）に見られる溝と同様な溝を含み得る。また、複数の溝は、正極集電体４ａの主面に直交する第２方向１０２（図２の縦方向）、つまり図１にて紙面に直交する方向へ向かって凹んでいる。
　図３は、第１方向１０１に並ぶ複数の溝における１つの溝（図１に示すII-II線に沿う溝）とその次に並ぶ溝（図１に示すII'-II'線に沿う溝）との間を通る断面図を示す。一例として図示する断面では、第１端部４ｄから第２端部４ｅを経由して第３端部４ｆへ亘って正極集電体４ａ及び正極活物質含有層４ｂが平坦である。このように複数の溝は、第１方向１０１に隣り合うものの互いにつながっていない溝を含む。
　第１方向１０１に並ぶ複数の溝のうち少なくとも一部、例えば、第１方向１０１に沿って互いに隣接している溝は、第１方向１０１に沿って50 mm以上150 mm以下の周期で配置されていることが望ましい。複数の溝の間の間隔Ｉ１を適切にすることで、ガスを放出するための流路を形成しつつ、電池抵抗の上昇を抑えることができる。複数の溝の周期は、二つの溝の間の間隔Ｉ１の平均値に対応し得る。複数の溝の周期の詳細な測定方法は後述する。
　正極タブ部４ｃと第２端部４ｅとの境目Ｂと交差する溝の主要部分が、境目Ｂに跨っていることが望ましい。溝の深い部分が境目Ｂの付近に位置することで、ガスの流路が第２端部４ｅから抜ける際の開口部分が大きくなりガスの排出が促進される。例えば、境目Ｂから第１端部４ｄへ向かって2 mm以内の第１領域Ｒ１、及び境目Ｂから第３端部４ｆへ向かって2 mm以内の第２領域Ｒ２の少なくとも一方に、複数の溝の最大深さＤ１の50 %以上である深さの部分のうちの一部が含まれていることが好ましい。
　図４－６を参照して、第１端部４ｄから第３端部４ｆへ向かう方向への溝の位置と、正極タブ部４ｃと第２端部４ｅとの境目Ｂの位置との好ましい位置関係を説明する。　
　図４は、実施形態に係る電極における溝の位置の一例を表すグラフである。図５は、実施形態に係る電極における溝の位置の他の例を表すグラフである。図６は、実施形態に係る電極における溝の位置のさらに他の例を表すグラフである。
　図４－図６に示すグラフでは、電極（正極４）における溝の深さのみを、図２で例示した溝に沿った断面形状を簡略化した曲線Ｅにより表す。図４－図６のそれぞれにおいて、グラフの左側方向１１１を第１端部４ｄ側と見なし、右側方向１１３を第３端部４ｆ側と見なす。溝の深さの測定方法について後述するとおり、ここでいう溝の深さは第１方向１０１、つまり図４－図６の紙面に直交する方向に並ぶ複数の溝の間の部分（例えば、図３で示した断面）に基づく深さである。説明の簡略化のため、図２で示した例のように溝が第３端部４ｆへ向かう間に減衰しきり、図２で示した上側の正極活物質含有層４ｂの第３端部４ｆ側の上面の第２方向１０２（図２の縦方向）への位置と、図３で示した上側の正極活物質含有層４ｂの第２端部４ｅ側の上面の第２方向１０２への位置とが一致しているとみなす。
　図４－図６のグラフでは、溝における最大深さＤ１に対し50 %である深さＤ２（[(Ｄ２／Ｄ１)×100 %] = 50 %）の部分およびさらに深い部分からなる中心部Ｖを図示している。中心部Ｖは、いわば谷の中心にあたる部分である。
　図４のグラフでは、中心部Ｖのうち一部が境目Ｂから第１端部４ｄ側へ2 mm以内の第１領域Ｒ１の範囲内に含まれており、中心部Ｖのうち他の一部が境目Ｂから第３端部４ｆへ向かって2 mm以内の第２領域Ｒ２の範囲内に含まれている。詳細は測定方法と併せて後述するが、溝の最大深さＤ１は溝の最も低い位置と最も高い位置との高低差に対応する。溝を谷に見立てると、最大深さＤ１は谷の底から谷の縁までの高度の差に対応する。一方で図５のグラフでは、溝における中心部Ｖのうち一部が第２領域Ｒ２に含まれているものの、中心部Ｖのうち第１領域Ｒ１の範囲内に含まれている一部はない。図５とは対照的に中心部Ｖのうち一部が第１領域Ｒ１に含まれ、中心部Ｖのうち第２領域Ｒ２の範囲内に含まれている一部がない形態もあり得る。
　図６のグラフでは、左側方向１１１への第１端部４ｄに近い部分で溝と境目Ｂとが交差しているものの、中心部Ｖの全体が第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の両方の範囲外にある。図６からわかるとおり、溝のうち境目Ｂと交差している部分が浅い。
　図４及び図５に示すグラフで表すように、溝のうち最大深さＤ１の50 %以上である深さの部分にあたる中心部Ｖの一部が、境目Ｂの前後2 mm以内の領域に含まれている、即ち第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の少なくとも一方の範囲内に含まれていると、境目Ｂを交差する部分での溝の深さが大きくなり、正極活物質含有層４ｂの内部からガスが放出されやすくなる。そのため、溝の中心部Ｖの少なくとも一部が境目Ｂの前後2 mm以内の領域に含まれていることが好ましい。中心部Ｖの全体が、図４に示すように境目Ｂの前後2 mm以内の領域（第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を併せた領域）に収まっていることがより好ましい。
　第１端部４ｄから第３端部４ｆへ向かう方向に溝が沿う範囲Ｒ３の距離が6 mm以下であることが好ましい。この距離は、溝が第１端部４ｄへ向かって減衰しきって正極タブ部４ｃが平坦になった点と、溝が第３端部４ｆへ向かって減衰しきって電極（正極活物質含有層４ｂおよび正極集電体４ａ）が平坦になった点との間の距離に対応し得る。溝の大きさを抑えることで、電池抵抗の上昇を抑制できる。
　溝の最大深さＤ１の値が電極の厚さ、つまり図３に示す集電体と活物質含有層との合計厚さＴの値を超えることが好ましい。言い換えると、複数の溝を、境目Ｂに凹部が形成されるように平坦な電極が変形したものと見なしたとき、変形した部分の第２方向１０２への移動距離が変形前の電極の厚さを超える。より深い溝が形成されていることで、ガスをより放出しやすい流路が得られる。一方で溝が大きすぎると、溝自体が正極と負極との間のリチウムイオンの移動を阻害するため好ましくない。電池抵抗の上昇を抑える観点からは、電極の変形が少ない方が望ましい。逆に溝が小さすぎるとガスの抜けが悪くなり、活物質含有層中にガスが滞留し易くなるため好ましくない。これらを鑑みて、溝の最大深さが５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。
　電極が正極である例を説明したが、上述したとおり電極は負極であってもよい。負極である場合は、正極についての正極集電体、正極活物質含有層、及び正極タブ部は、それぞれ負極集電体、負極活物質含有層、及び負極タブ部に対応する。
　以下に、正極である形態、及び負極である形態をそれぞれ詳細に説明する。
　（正極）
　正極は、先に説明したように、正極集電体と、正極集電体上に、具体的にはその両面又は片面に形成された正極活物質含有層とを含むことができる。正極集電体は、表面に正極活物質含有層が形成されていない部分（タブ部）を含み、この部分は正極集電タブとして働くことができる。
　正極集電体としては、例えば、アルミニウム、及び銅などの金属を含む箔を使用することができる。金属を含む箔には、金属箔の他、例えば、アルミニウム合金からなる箔などの合金箔が含まれる。
　正極活物質含有層は、正極活物質を含むことができる。
　正極活物質は、特に限定されるものではないが、充放電において活物質の体積変化が小さいものを用いることが好ましい。このような正極活物質を用いることで、充放電における正極の撚れを軽減することができるため、サイクル性能が向上する。また体積変化が小さい活物質を用いることで、充放電サイクルを繰り返しても集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目付近に形成されている溝を維持できる。例えば、Li, Fe, Ni, Mn, 及びCoからなる群より選択される１以上を含む化合物を挙げることができる。正極活物質は、リチウム含有ニッケルコバルトマンガン酸化物（例えば、Ｌｉ1-xＮｉ1-a-b-cＣｏaＭｎbＭ１cＯ2（式中、Ｍ１はＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃａ及びＳｎからなる群より選択される１以上であり、－０．２≦ｘ≦０．５，０＜ａ≦０．５、０＜ｂ≦０．５、０≦ｃ＜０．１、ａ＋ｂ＋ｃ＜１である））を含むことが好ましい。その他に、種々の酸化物、例えば、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2）、二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2）、リチウム含有ニッケル酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ2）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）、リチウム含有鉄酸化物（例えば、ＬｉＦｅＰＯ４）、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを含んでいてもよい。使用する正極活物質の種類は１種類または２種類以上にすることができる。
　正極活物質含有層は、必要に応じて、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。
　導電剤は、集電性能を高め、且つ正極活物質と正極集電体との接触抵抗を抑えるために必要に応じて配合される。導電剤は、カーボン材料を含むことが好ましい。カーボン材料としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどを挙げることができる。正極活物質含有層は、上記カーボン材料の１種若しくは２種以上を含むことができるし、又は他の導電剤を更に含むこともできる。
　結着剤は、特に限定されない。例えば、結着剤として、スラリー調製用の混合用溶媒によく分散するポリマーを用いることができる。このようなポリマーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン及びポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
　正極活物質含有層における正極活物質、導電剤及び結着剤の配合割合は、正極活物質７５質量％以上９６質量％以下、導電剤３質量％以上２０質量％以下、結着剤１質量％以上７質量％以下の範囲内にすることが好ましい。
　（負極）
　負極は、正極と同様に、負極集電体と、負極集電体上に、具体的にはその両面又は片面に形成された負極活物質含有層とを含むことができる。負極集電体は、表面に負極活物質含有層が形成されていない部分（タブ部）を含み、この部分は負極集電タブとして働くことができる。
　負極集電体としては、例えば、アルミニウム、及び銅などの金属を含む箔を使用することができる。金属を含む箔には、金属箔の他、例えば、アルミニウム合金からなる箔などの合金箔が含まれる。
　負極活物質含有層は、負極活物質を含むことができる。負極活物質として、例えば、金属、金属合金、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、黒鉛質材料、炭素質材料などを挙げることができる。
　金属としては、例えば、アルミニウムやリチウム等を挙げることができる。金属合金としては、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム合金等を挙げることができる。金属以外にも、例えば、シリコンのような半金属を負極活物質として用いることができる。
　金属酸化物としては、例えば、チタンを含有する酸化物を挙げることができる。チタンを含有する酸化物の例として、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム（Li4Ti5O12等）、単斜晶型ニオブチタン複合酸化物、及び直方晶型(orthorhombic)チタン含有複合酸化物）を挙げることができる。他の例として、ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素とを含有する金属複合酸化物を挙げることができる。その他、例えば、ＳｎＢ０．４Ｐ０．６Ｏ３．１等のアモルファススズ酸化物、ＳｎＳｉＯ３等のスズ珪素酸化物、ＷＯ３等のタングステン酸化物といった金属酸化物が挙げられる。
　チタン酸リチウムは、電池の充放電に伴う体積変化が少ない。充放電に伴う電極の体積変化が小さいことで、充放電を繰り返しても集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目の付近に形成されている溝を維持することができる。そのため、負極活物質としてチタン酸リチウムを好適に用いることができる。
　単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の例として、ＬｉxＴｉ1-yＭ１yＮｂ2-zＭ２zＯ7+δで表される化合物が挙げられる。ここで、Ｍ１は、Ｚｒ，Ｓｉ，及びＳｎからなる群より選択される少なくとも１つである。Ｍ２は、Ｖ，Ｔａ，及びＢｉからなる群より選択される少なくとも１つである。組成式中のそれぞれの添字は、０≦ｘ≦５、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜２、－０．３≦δ≦０．３である。単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の具体例として、ＬｉxＮｂ2ＴｉＯ7（０≦ｘ≦５）が挙げられる。
　単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の他の例として、ＬｉxＴｉ1-yＭ３y+zＮｂ2-zＯ7-δで表される化合物が挙げられる。ここで、Ｍ３は、Ｍｇ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｔａ，及びＭｏより選択される少なくとも１つである。組成式中のそれぞれの添字は、０≦ｘ≦５、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜２、－０．３≦δ≦０．３である。
　直方晶型チタン含有複合酸化物の例として、Ｌｉ2+aＭ(I)2-bＴｉ6-cＭ(II)dＯ14+σで表される化合物が挙げられる。ここで、Ｍ(I)は、Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｃｓ，Ｒｂ及びＫからなる群より選択される少なくとも１つである。Ｍ(II)はＺｒ，Ｓｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１つである。組成式中のそれぞれの添字は、０≦ａ≦６、０≦ｂ＜２、０≦ｃ＜６、０≦ｄ＜６、－０．５≦σ≦０．５である。直方晶型チタン含有複合酸化物の具体例として、Ｌｉ2+aＮａ2Ｔｉ6Ｏ14（０≦ａ≦６）が挙げられる。
　ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素とを含有する金属複合酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２－Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２－Ｖ２Ｏ５、ＴｉＯ２－Ｐ２Ｏ５－ＳｎＯ２、ＴｉＯ２－Ｐ２Ｏ５－ＭｅＯ（Ｍｅは、Ｃｕ、Ｎｉ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素である）などを挙げることができる。この金属複合酸化物は、結晶性が低く、結晶相とアモルファス相とが共存もしくは、アモルファス相単独で存在したミクロ構造であることが好ましい。このようなミクロ構造であることによりサイクル性能を大幅に向上させることができる。
　金属硫化物としては、例えば、ＴｉＳ２のような硫化チタン、ＭｏＳ２のような硫化モリブデン、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、及びＬｉｕＦｅＳ２（添字ｕは、０．９≦ｕ≦１．２）のような硫化鉄が挙げられる。
　金属窒化物としては、例えば、リチウムコバルト窒化物（例えば、ＬｉvＣｏwＮ、ここで、０＜ｖ＜４であり、０＜ｗ＜０．５である）などのリチウム窒化物が挙げられる。
　黒鉛質材料および炭素質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、気相成長炭素繊維、メソフェーズピッチ系炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素を挙げることができる。
　負極活物質含有層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。負極活物質含有層が含むことができる導電剤及び結着剤は、正極活物質含有層が含むことができるそれらと同様のものを用いることができる。
　負極活物質含有層における負極活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ７０質量％以上９６質量％以下、２質量％以上２０質量％以下及び２質量％以上１０質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極活物質含有層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極活物質含有層と負極集電体との結着性を高めることができ、優れたサイクル性能を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ１６質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
　＜製造方法＞
　以上説明した電極は、例えば、次のようにして作製できる。
　集電体を準備する。集電体としては、例えば、先に説明した材料からなる箔を用いることができる。
　電極活物質、導電剤、結着剤、及び溶剤を混合してスラリーを調製する。溶剤としては、例えば、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の汎用されている溶媒を用いることができる。スラリー中の電極活物質、導電剤、及び結着剤の配合割合には、活物質含有層（正極活物質含有層、又は負極活物質含有層）について先に説明した電極活物質（正極活物質、又は負極活物質）、導電剤、及び結着剤の配合割合を採用できる。
　準備した集電体に調製したスラリーを塗布することで活物質含有層を形成する。活物質含有層は、集電体の一方の面に形成してもよく、或いは、集電体の表裏の両面に形成してもよい。集電体の一部にスラリーを塗布しない部分を残し、タブ部（集電タブ）を得る。
　このようにして得られた集電体と活物質含有層との積層シートを圧延し、電池設計に合わせた寸法に裁断する。圧延には、例えば、ロールプレスを用いた圧延を行うことができ、この際活物質含有層の厚さを調整する。なお、このときに電極の厚さと塗液の目付量から電極密度を算出することができる。また圧延の際、集電体のうちスラリーを塗布しなかった部分にのみ圧力が掛かるよう、例えば、段付きローラーなど突出した圧延部を有するロールプレスを用いてタブ部に生じ得る湾曲を矯正しても良い。
　凹凸部が形成されたローラーを用い活物質含有層の第２端部とタブ部との境目に圧力が掛かるようプレスすることで、境目を変形させる。集電体と活物質含有層との積層シートを圧延すると同時に、境目を変形させてもよい。或いは、例えば、ロールプレスを用いた圧延により活物質含有層の厚さを調整した後、境目を変形させるプレスを別途行ってもよい。
　図７－図９を参照して、凹凸部が形成されたローラーを用いた加工により第２端部とタブ部との境目を変形させる方法の一例を詳細に説明する。
　図７は、実施形態に係る電極の製造の一例を概略的に示す説明図である。図８は、図７に示すVIII-VIII線に沿った断面図である。図９は、図７に示すIX-IX線に沿った断面図である。ここで、正極を加工する例を説明する。
　図７－図９に示すように、加工ローラー４０は、主柱部４１及び主柱部４１の側面４１ａに配置された複数の突出部４２を有する。主柱部４１は円柱形状を有している。複数の突出部４２は、主柱部４１の側面４１ａに放射状に配置されている。複数の突出部４２は、歯車の歯の上面にあたる突出面４２ａを有する。
　加工ローラー４０における主柱部４１の柱径ｒ１と、外径ｒ２とは、ｒ１＜ｒ２の関係を満たしている。主柱部４１の柱径ｒ１は、円柱形状の中心軸から側面４１ａまでの距離に対応する。加工ローラーにおける外径ｒ２は、主柱部４１の中心軸から突出部４２の突出面４２ａまでの距離に対応する。突出部４２の突出面４２ａは、主柱部４１の側面４１ａよりも外側に位置する。突出部４２が突出する高さ、つまり突出面４２ａと主柱部４１の側面４１ａとの段差Ｓは、外径ｒ２と柱径ｒ１との差に等しい（Ｓ＝ｒ２－ｒ１）。
　なお、主柱部４１の端面の外周が面取りされて逃げ面が形成されていてもよい。また、図８の例では、突出部４２の縁が面取りされて逃げ面４２ｂが形成されているが、逃げ面４２ｂを省略してもよい。
　加工ローラー４０を用いて正極４を変形させる際、加工ローラー４０と正極４との加工ローラー４０の軸方向（図７及び図８の横方向）への位置関係を、図７及び図８に示すように正極タブ部４ｃと正極活物質含有層４ｂの第２端部４ｅとの境目およびその付近に突出部４２が重なる位置に調整する。この位置関係でプレスを実施することで、正極４のうち突出部４２と重なる部分に圧力を集中させることができる。
　プレスの際、突出面４２ａが正極タブ部４ｃと第２端部４ｅとの境目を跨ぐ位置関係に調整することが望ましい。例えば、加工ローラー４０の中心軸に平行な方向への突出部４２の幅Ｗ１と比較して、突出部４２と正極活物質含有層４ｂとが重なる部分の幅Ｗ２が半分（Ｗ２／Ｗ１＝０．５）になる位置関係でプレスを行うことで、形成される溝が正極タブ部４ｃと第２端部４ｅとの境目を交差する構造に正極４をより確実に変形させることができる。
　加工ローラー４０の寸法を適宜調整することで、変形により生じる溝の構造を制御できる。具体的には、突出部４２が突出する高さ（段差Ｓ）、軸方向への突出部４２の幅Ｗ１及び突出部４２と正極活物質含有層４ｂとの重なり幅Ｗ２、突出部４２の突出方向と加工ローラー４０の軸方向との両方に直交する方向へ突出部４２が亘る長さＧ（歯車の歯の厚み）、並びに隣り合う突出部４２の間の間隔Ｉ２などの設計を変更することで、形成される溝の構造および配置を制御できる。例えば、段差Ｓを大きくした場合に、正極集電体４ａと正極活物質含有層４ｂの合計厚さＴの値を超える最大深さを有する溝が形成され得る。ただし、プレス時の正極集電体４ａ及び正極活物質含有層４ｂの変形は、必ずしもプレス後も完全に維持されず、例えば、正極集電体４ａの延びが部分的に戻り得ることに留意する。つまり、プレスにより変形した部分の形状は、加工ローラー４０の表面形状を転写したものと必ずしも一致しない。
　＜測定方法＞
　電極における溝の有無は、レーザー変位計を用いて電極における変位量を測定することにより確認することができる。具体的には、電極における変位量から溝の深さを見積もることができる。
　レーザー変位計は、測定対象物にレーザー光を照射し、対象から反射した光を受光レンズで集光して受光素子上で結像する。レーザーの投光部および受光レンズを含んだ部位、例えば、ヘッドと対象物との距離が変わると、集光される反射光の角度が変わり、それに伴って受光素子上の結像位置が変化する。結像位置の変化が対象との距離の変化に比例していることから、距離の変化を算出する。
　レーザー変位計のヘッドと測定対象物とを相対的に平行に移動させながら対象にレーザーを照射し対象表面で反射するレーザーをモニタリングする。例えば、1 m/minの速度で測定対象物を移動させながら測定を行う。対象表面における起伏に伴う照射レーザーと反射レーザーの位相差を測定し、対象表面の変位量データを取得する。なお、変位計により照射するレーザー光は、溝の中で活物質含有層の表面または集電体のタブ部（活物質含有層が設けられていない露出部）の何れによっても反射され得る。活物質含有層の第２端面とタブ部との境目にて段差があり得るが、この段差は溝の深さと比較して小さく、測定結果への影響が少ない。
　先ず、観察対象の電極を含んだ電池を放電する。電池を解体し、電極を取り出す。取り出した電極を適切な溶媒を用いて洗浄する。洗浄に用いる溶媒としては、例えば、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を挙げることができる。洗浄後、電極を乾燥させる。乾燥後の電極を測定試料とする。
　測定試料としての電極に張力をかけた状態でレーザー変位計による測定に供する。測定時に電極に張力をかけることで、たわみ及びスラリー塗布時のムラなどの影響を軽減することができる。電極にかける張力は、例えば、40 N/m程度が望ましい。
　測定により変位量のスペクトルを取得し、次のように解析する。スペクトルから溝の有無、溝の配置、及び溝の形状を確認する。
　活物質含有層の表面（レーザー光を照射する面）のうち、０．２ ｍｍ以上の距離に亘る変位量の変化が３０ μｍ以下である領域には、実質的な起伏がないと判断する。例えば、先に説明した第２端部から第３端部へ向かって溝が減衰しきった先の第２端部と第３端部との間にある平坦な領域を測定した場合に、このような結果が観測され得る。
　複数の溝の最大深さＤ１は、次のようにして確認できる。ここで、タブ部と活物質含有層の第２端部との境目の付近で第１方向に沿うスペクトル、例えば、第２端部に沿って測定したスペクトルを用いることができる。分析対象の溝における最も低い位置と、溝の両側における最も高い位置との高さの差（電極の厚み方向への位置の差）を確認する。
　具体的には、ある基準面の変位から少なくとも30 μｍ以上の変位の変化がある領域を経て、基準面の変位に再び戻るまでを一つの溝として数える。基準面としては、例えば、先に説明した活物質含有層の表面のうち実質的な起伏がない領域と同じ変位の部分を基準面とする。対象の溝の両側にて変位が極小値となる位置を記録する。このような極小値がある位置は、例えば、複数の溝が隣接して連なることで波形形状が形成されているとみなしたときに、溝の両側にある波の頂点の位置に対応し得る。両側の位置の極小値に対する、対象の溝における変位の差の最大値を求める。溝の両側の極小値の間で変位が異なる場合は、変位の差がより大きくなる方の極小値に基づく値を採用する。少なくとも１０箇所の溝について最大値を求め、求めた最大値の平均値を算出する。算出した平均値を長さに換算して、溝の最大深さＤ１を求める。
　複数の溝の周期は、次のようにして確認できる。ここで、タブ部と第２端部との境目の付近で第１方向に沿うスペクトルを用いることができる。隣り合う溝の位置を確認し、溝の間の間隔Ｉ１を求める。具体的には、例えば、ある基準面に対し変位量が極大値となる位置を記録する。このような極大値がある位置は、溝における最も低い位置に対応し得る。極大値がある一つの位置と、スペクトルにてその次に極大値がある位置との間の距離を求める。こうして、隣り合う二つの溝の間の間隔Ｉ１を求めることができる。少なくとも１０組の溝の間の間隔Ｉ１を求める。求めた間隔Ｉ１の平均値を算出し、複数の溝の周期を求める。
　図１０に、一例の電極における変位量の測定結果を表す図を示す。図１１に、図１０における破線Ｌ１に沿うプロファイルを表すグラフを示す。図１０に示す破線Ｌ１は、電極における集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目に沿っている。つまり図１１は、図１０に示す電極のタブ部と第２端部との境目に沿って測定された変位量スペクトルを示す。
　図１０における暗い部分が溝に対応する。溝は、タブ部と第２端部との境目（破線Ｌ１）の前後にそれぞれ約2 mmから3 mmの範囲まで延びている。図１１が示すとおり、この例の電極はタブ部と第２端部との境目に沿って波形形状を有する。この例の電極では、波形の周期が約10 cm、波高（peak-to-peak amplitude）が約100 μｍから200 μｍである。
　図１２に、他の例の電極における変位量の測定結果を表す図を示す。図１３に、図１２における破線Ｌ２に沿うプロファイルを表すグラフを示す。図１２に示す破線Ｌ２は、電極における集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目に沿っている。つまり図１３は、図１２に示す電極のタブ部と第２端部との境目に沿って測定された変位量スペクトルを示す。
　図１２における白く縁取られた部分が溝に対応する。図１３が示すとおり、この例の電極でもタブ部と第２端部との境目に沿って波形形状が形成されている。波形の周期は約10 cmであり、波高（peak-to-peak amplitude）は約100 μｍから200 μｍである。また、電極における複数の溝は、タブ部と第２端部との境目（破線Ｌ１）の前後にそれぞれ約2 mmから3 mmの範囲まで延びている。
　第１の実施形態に係る電極は、集電体と活物質含有層とを具備する。集電体は、第１方向に沿う第１端部と該第１端部に沿うタブ部とを含む主面を有する。活物質含有層は、集電体のタブ部を除く主面の上に設けられている。活物質含有層は、タブ部に隣接する第２端部と該第２端部の反対側にある第３端部を有する。活物質含有層は、電極活物質を含有する。集電体と活物質含有層とは、主面に直交する第２方向へ向かって凹んでいる複数の溝を形成している。複数の溝の各々は、タブ部と第２端部との境目と交差している。複数の溝は、第１端部へ向かって各々減衰しているとともに、第３端部へ向かって各々減衰している。当該電極は、寿命性能に優れた電池を実現できる。
　［第２の実施形態］
　第２の実施形態に係る電極群は、正極と負極とを具備している。正極および負極の少なくとも一方は、第１の実施形態に係る電極を含む。
　電極群は、セパレータをさらに含むことができる。電極群においてセパレータは、正極の正極活物質含有層と負極の負極活物質含有層との間に介在し得る。
　電極群の構造は、特に限定されない。例えば、電極群は捲回型構造を有することができる。捲回型構造は、正極と負極とを含んだ積層体が、先に説明した第１方向に直交する方向に中心が位置するように捲回されてなる構造である。このような捲回型構造を有する電極群では、電極群の捲回中心に直交する端面からタブ部が突出し得る。或いは、電極群はスタック構造を有してもよい。
　電極（正極、負極、又は両方）のタブ部と第２端部との境目に沿って形成されている複数の溝のうち、少なくとも一部の溝が捲回型構造の最内周に配置されることが望ましい。電極のタブ部と第２端部との境目の全域に沿って溝が形成されている方がガスを排出する効果が増大するため、好ましい。
　図１４－図１６を参照して、実施形態に係る電極群を説明する。
　図１４は、実施形態に係る一例の電極群を概略的に示す斜視図である。図１５は、電極群を部分的に展開した状態を概略的に示す斜視図である。図１６は、図１５に示す捲回型電極群の概略断面図である。
　電極群３は、図１５に示すように、扁平形状で、正極４と、負極５と、正極４と負極５の間に配置されたセパレータ６とを含む。正極４は、例えば箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極タブ部４ｃと、少なくとも正極タブ部４ｃの部分を除いて正極集電体に形成された正極活物質含有層４ｂとを含む。一方、負極５は、例えば箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極タブ部５ｃと、少なくとも負極タブ部５ｃの部分を除いて負極集電体に形成された負極活物質含有層５ｂとを含む。
　電極群３は、正極４の正極活物質含有層４ｂと負極５の負極活物質含有層５ｂがセパレータ６を介して対向すると共に、電極群３の捲回軸にあたる仮想線Ｃ－Ｃ’の一方側に正極タブ部４ｃが負極５の第３端部５ｆ及びセパレータ６よりも突出し、かつ他方側に負極タブ部５ｃが正極４の第３端部４ｆ及びセパレータ６よりも突出するように、正極４、セパレータ６及び負極５が扁平形状に捲回されたもの、即ち扁平状捲回型電極群である。よって、電極群３において、仮想線Ｃ－Ｃ’に直交する第一端面に、扁平の渦巻き状に捲回された正極タブ部４ｃの第１端部４ｄが位置する。また、仮想線Ｃ－Ｃ’に直交する第二端面に、扁平の渦巻き状に捲回された負極タブ部５ｃの第１端部５ｄが位置する。
　正極活物質含有層４ｂの第２端部４ｅの位置と負極活物質含有層５ｂの第３端部５ｆの位置とが、仮想線Ｃ－Ｃ’に沿う方向に揃っている。同様に、負極活物質含有層５ｂの第２端面５ｅの位置と正極活物質含有層４ｂの第３端部４ｆの位置とが、仮想線Ｃ－Ｃ’に沿う反対向きの方向に揃っている。電極（正極４又は負極５）における第２端部の位置と他方の電極（負極５又は正極４）における第３端部の位置とは、揃っていなくてもよい。
　捲回型電極群３は、図１５及び図１６に示す最内周３Ａを含んでいる。また捲回型電極群３は、図１６に示す最外周３Ｂを含んでいる。捲回型電極群３の最内周３Ａは、正極４のうち捲き始めの端部から捲回一周目までの一部４Ａと、負極５のうち捲き始めの端部から捲回一周目までの一部５Ａと、各々のセパレータ６のうち正極４の一部４Ａと負極５の一部５Ａとに挟まれているそれぞれの一部６Ａとを含んでいる。捲回型電極群３の最外周３Ｂは、正極４のうち捲き終わりの端部とこれよりも１週内側で捲き終わり端部と対向する部分までの一部４Ｂと、負極５のうち捲き終わりの端部とこれよりも１週内側で捲き終わり端部と対向する部分までの一部５Ｂと、各々のセパレータ６の正極４の一部４Ｂと負極５の一部５Ｂと重なるそれぞれの一部６Ｂとを含んでいる。
　捲回型電極群３における最内周３Ａにある正極４の一部４Ａ及び負極５の一部５Ａの少なくとも一方の箇所にて、集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目に沿って複数の溝が形成されていることが望ましい。正極４におけるタブ部と第２端部との境目の全域、つまり最内周３Ａにある一部４Ａから最外周３Ｂにある一部４Ｂに至るまで境目に複数の溝が形成されている、或いは負極５におけるタブ部と第２端部との境目の全域、つまり最内周３Ａにある一部５Ａから最外周３Ｂにある一部５Ｂに至るまで境目に複数の溝が形成されていることが好ましい。正極４及び負極５の両方について、最内周３Ａから最外周３Ｂまでの全域に亘ってタブ部と第２端部との境目に沿う溝が形成されていることがさらに好ましい。
　図１４に示すように、電極群３を電池に実装する際、正極リード１７及び負極リード１８を電極群３に電気的に接続したり、絶縁シート１０を電極群３に設けたりすることができる。正極リード１７は、正極タブ部４ｃに電気的に接続される。負極リード１８は、負極タブ部５ｃに電気的に接続される。絶縁シート１０は、例えば、電極群３の最外周３Ｂのうち、正極タブ部４ｃ及び負極タブ部５ｃを除いた部分を被覆する。なお、電池に実装された電極群３は、電解質（図示しない）を保持し得る。
　次に、実施形態に係る電極群を、より詳細に説明する。
　［正極および負極］
　電極群が含む正極および負極として、第１の実施形態に係る電極の正極としての形態および負極としての形態をそれぞれ用いることができる。説明が重複するため、正極および負極のそれぞれの詳細を省略する。
　第２の実施形態に係る電極群は、正極および負極の一方にのみ第１の実施形態の電極を含み、他方の電極は複数の溝が設けられた第２端部を有さない態様も含み得る。第２端部の溝に関する詳細を除き説明が重複するため、他方の電極の詳細を省略する。
　正極および負極のうち、少なくとも正極として第１の実施形態に係る電極を含むことが望ましい。電池の充放電に伴って発生するガスは、電解質の分解により発生するものが中心と考えられる。このようなガスは、正極で発生しやすい傾向がある。
　［セパレータ］
　セパレータは、特に限定されるものではなく、例えば、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物などを用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合ポリマー、エチレン－ブテン共重合ポリマー、セルロースなどを挙げることができる。
　第２の実施形態に係る電極群は、正極と負極とを具備し、正極および負極の少なくとも一方が第１の実施形態に係る電極を含んでいる。当該電極群は、寿命性能に優れた電池を実現できる。
　［第３の実施形態］
　第３の実施形態に係る電池は、正極と負極とを具備している。正極および負極の少なくとも一方は、第１の実施形態に係る電極を含む。第３の実施形態に係る電池は、第２の実施形態に係る電極群を具備し得る。
　電池が含む正極および負極として、第１の実施形態に係る電極の正極としての形態および負極としての形態をそれぞれ用いることができる。説明が重複するため、正極および負極のそれぞれの詳細を省略する。
　第３の実施形態に係る電池は、正極および負極の一方にのみ第１の実施形態の電極を含み、他方の電極は活物質含有層とタブ部との境目を交差する複数の溝が形成されていない態様も含み得る。境目を交差する溝に関する詳細を除き説明が重複するため、他方の電極の詳細を省略する。
　正極および負極のうち、少なくとも正極として第１の実施形態に係る電極を含むことが望ましい。これは、電池の充放電に伴って発生するガスは正極で発生しやすい傾向があるためである。
　実施形態に係る電池は、電解質を更に具備することができる。電解質は、例えば、電極群に保持され得る。
　また、実施形態に係る電池は、例えば、電極群及び電解質を収容する外装部材を更に具備することができる。
　さらに、実施形態に係る電池は、負極に電気的に接続された負極端子及び正極に電気的に接続された正極端子を更に具備することができる。負極端子は、負極リードを介して負極に接続され得る。正極端子は、正極リードを介して正極に接続され得る。電極リード（正極リード、又は負極リード）は、束ねられた複数のタブ部に接合され得る。
　実施形態に係る電池は、例えば、リチウムイオン二次電池であり得る。また、電池は、例えば、電解質として非水電解質を含んだ非水電解質電池を含む。
　以下、電解質、外装部材、負極端子及び正極端子について詳細に説明する。
　［電解質］
　電解質としては、例えば液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、溶質としての電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される。
　電解質塩には、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）などのリチウム塩を挙げることができる。電解質塩は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。
　電解質塩の濃度、つまり有機溶媒に対する電解質塩の溶解量は、０．５ ｍｏｌ／Ｌ以上３ ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。電解質塩の濃度が低すぎると十分なイオン伝導性を得ることができない場合がある。一方、濃度が高すぎると電解質塩を完全に溶解できない場合がある。
　有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ethylene carbonate；ＥＣ）、プロピレンカーボネート（propylene carbonate；ＰＣ）、ブチレンカーボネート（butylene carbonate；ＢＣ）、ジメチルカーボネート（dimethyl carbonate；ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（diethyl carbonate；ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ethyl methyl carbonate；ＥＭＣ）、γ－ブチロラクトン（γ-butyrolactone；γ－ＢＬ）、スルホラン（sulfolane；ＳＬ）、アセトニトリル（acetonitrile；ＡＮ)、１，２－ジメトキシエタン（1,2-dimethoxy ethane）、１，３－ジメトキシプロパン（1,3-dimethoxy propane）、ジメチルエーテル（dimethyl ether）、テトラヒドロフラン（tetrahydrofuran；ＴＨＦ）、２－メチルテトラヒドロフラン（2-methyl tetrahydrofuran；２ＭｅＴＨＦ）などを挙げることができる。有機溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。
　ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と高分子材料とを複合化することにより調製される。高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluoride；ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（polyacrylonitrile；ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（polyethylene oxide；ＰＥＯ）、又はこれらの混合物が含まれる。
　或いは、非水電解質としては、液状非水電解質及びゲル状非水電解質の他に、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）、高分子固体電解質、及び無機固体電解質等を用いてもよい。
　常温溶融塩（イオン性融体）は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩の内、常温（１５℃以上２５℃以下）で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質塩と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩、又はこれらの混合物が含まれる。一般に、二次電池に用いられる常温溶融塩の融点は、２５℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に４級アンモニウム骨格を有する。
　高分子固体電解質は、電解質塩を高分子材料に溶解し、固体化することによって調製される。
　無機固体電解質は、Ｌｉイオン伝導性を有する固体物質である。
　［外装部材］
　外装部材としては、例えば、ラミネートフィルムからなる容器、又は金属製容器を用いることができる。
　ラミネートフィルムの厚さは、例えば、０．５ ｍｍ以下であり、好ましくは、０．２ ｍｍ以下である。
　ラミネートフィルムとしては、複数の樹脂層とこれらの樹脂層間に介在した金属層とを含む多層フィルムが用いられる。樹脂層は、例えば、ポリプロピレン（polypropylene；ＰＰ）、ポリエチレン（polyethylene；ＰＥ）、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate；ＰＥＴ）等の高分子材料を含んでいる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔からなることが好ましい。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行うことにより、外装部材の形状に成形され得る。
　金属製容器の壁の厚さは、例えば、１ ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ ｍｍ以下であり、更に好ましくは、０．２ ｍｍ以下である。
　金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、及びケイ素等の元素を含むことが好ましい。アルミニウム合金は、鉄、銅、ニッケル、及びクロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。　
　金属製容器の材質の他の例として、ニッケル（Ｎｉ）めっきした鉄、及びステンレス（ＳＵＳ）などを挙げることができる。
　外装部材の形状は、特に限定されない。外装部材の形状は、例えば、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、又はボタン型等であってもよい。外装部材は、電池寸法や電池の用途に応じて適宜選択することができる。
　［負極端子］
　負極端子は、上述の負極活物質のＬｉ吸蔵放出電位において電気化学的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することができる。具体的には、負極端子の材料としては、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１つを含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。　
　負極リードには、負極端子に用いることのできる材料を用いることができる。接触抵抗を低減するために、負極端子、負極リード、及び負極集電体の材料が同様の物であることが好ましい。
　［正極端子］
　正極端子は、リチウムの酸化還元電位に対し３Ｖ以上４．５Ｖ以下の電位範囲（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することができる。正極端子の材料としては、アルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１つを含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。　
　正極リードには、正極端子に用いることのできる材料を用いることができる。接触抵抗を低減するために、正極端子、正極リード、及び正極集電体の材料が同様の物であることが好ましい。
　次に、実施形態に係る電池について、図面を参照しながらより具体的に説明する。
　図１７は、実施形態に係る一例の扁平型電池の概略断面図である。図１８は、図１７のＡ部の拡大断面図である。
　図１７及び図１８に示す電池１は、図１７に示す扁平状の捲回型電極群３を具備している。扁平状の捲回型電極群３は、金属層と、これを挟む２枚の樹脂フィルムとを含んだラミネートフィルムからなる袋状外装部材２内に収納されている。
　扁平状の捲回型電極群３は、図１７に示すように、外側から負極５、セパレータ６、正極４、セパレータ６の順で積層した積層体を渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成されている。負極５のうち最も外側に位置する部分は、図１８に示すように負極集電体５ａの内面側の片面上に負極活物質を含む負極活物質含有層５ｂを形成している。負極５のその他の部分では、負極集電体５ａの両面上に負極活物質含有層５ｂが形成されている。正極４については、正極集電体４ａの両面に正極活物質含有層４ｂが形成されている。
　捲回型の電極群３の外周端近傍において、負極端子８が、負極５の最外層の部分の負極集電体５ａに接続されており、正極端子７が、内側に位置する正極４の正極集電体４ａに接続されている。これらの負極端子８および正極端子７は、袋状外装部材２の開口部から外部に延出されている。
　図１７及び図１８に示す電池１は、図示しない電解質を更に具備する。電解質は、電極群３に含浸された状態で、袋状外装部材２内に収容されている。
　実施形態に係る電池の態様は、図１７及び図１８に示すものに限られない。図１９を参照して、他の例を説明する。
　図１９は、実施形態に係る他の例の電池を概略的に示す分解斜視図である。
　電池１は、開口部を有する金属製の角型外装部材１２と、角型外装部材１２の開口部に溶接された蓋体（封口板）１３と、角型外装部材１２内に収容された扁平状の捲回型電極群３と、角型外装部材１２内に収納され且つ電極群３に含浸された電解質（図示しない）とを備えている。
　捲回型電極群３は、一対の長辺を有する帯状の正極４と、一対の長辺を有する帯状の負極５とを備える。図１７及び図１８を参照して説明した電池における電極群３と同様に、正極４及び負極５は、一対の長辺を有する帯状のセパレータ６を間に挟んで捲回されている。正極４、負極５及びセパレータ６は、長辺の方向が合わされた状態で捲回されている。
　正極４は、正極集電体４ａと正極集電体４ａの表面に担持された正極活物質含有層４ｂとを含む。正極集電体４ａは、図１５に示した電極群３と同様に、正極集電体４ａの長辺と平行な方向（第１方向）に延び、その表面に正極活物質含有層４ｂを担持していない帯状の部分にあたる正極タブ部４ｃを含む。正極タブ部４ｃは正極集電タブとして用いることができる。
　負極５は、負極集電体５ａと負極集電体５ａの表面に担持された負極活物質含有層５ｂとを含む。負極集電体５ａは、図１５に示した電極群３と同様に、負極集電体５ａの長辺と平行な方向（第１方向）に延び、その表面に負極活物質含有層５ｂを担持していない帯状の部分にあたる負極タブ部５ｃを含む。負極タブ部５ｃは負極集電タブとして用いることができる。電極群３では、図１９に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極タブ部４ｃが突出し、且つ他方の端面から渦巻状に捲回された負極タブ部５ｃが突出している。
　図１９に示すように、電極群３は、２つの挟持部材１６を有する。挟持部材１６は、第１の挟持部１６ａと、第２の挟持部１６ｂと、この第１および第２の挟持部１６ａおよび１６ｂを連結する連結部１６ｃとを有する。正極タブ部４ｃおよび負極タブ部５ｃは、扁平状に捲回されているため、捲回の中心が空間になっている。この空間のうち、正極タブ部４ｃ内の空間に一方の挟持部材１６の連結部１６ｃが配置されており、負極タブ部５ｃ内の空間に他方の挟持部材１６の連結部１６ｃが配置されている。このような配置により、正極タブ部４ｃおよび負極タブ部５ｃは、それぞれ、連結部１６ｃを境にして、その一部が第１の挟持部１６ａによって挟持され、且つ正極タブ部４ｃ又は負極タブ部５ｃ内の空間を挟んで上記一部と向き合う他の一部が第２の挟持部１６ｂによって挟持されている。
　電極群３の最外周のうち、正極タブ部４ｃ及び負極タブ部５ｃを除いた部分は、絶縁テープ１１により被覆されている。
　蓋体１３は、矩形形状を有する。蓋体１３は、図示しない２つの貫通孔を有している。蓋体１３には、例えば液状の電解質を注入するための注液口（図示しない）が更に開口されている。注液口は、電解質の注液後、封止蓋（図示しない）によって封止される。
　図１９に示す電池は、正極リード１７と正極端子７と負極リード１８と負極端子８とをさらに備える。
　正極リード１７は、正極端子７と電気的に接続するための接続プレート１７ａと、接続プレート１７ａに開口された貫通孔１７ｂと、接続プレート１７ａから二股に分岐し、下方に延出した短冊状の集電部１７ｃとを有する。正極リード１７の２つの集電部１７ｃは、その間に正極タブ部４ｃを挟持する挟持部材１６と正極タブ部４ｃとを挟み、溶接によって挟持部材１６に電気的に接続されている。
　負極リード１８は、負極端子８と電気的に接続するための接続プレート１８ａと、接続プレート１８ａに開口された貫通孔１８ｂと、接続プレート１８ａから二股に分岐し、下方に延出した短冊状の集電部１８ｃとを有する。負極リード１８の２つの集電部１８ｃは、その間に負極タブ部５ｃを挟持する挟持部材１６と負極タブ部５ｃとを挟み、溶接によって負極タブ部５ｃに電気的に接続されている。
　正極リード１７および負極リード１８を正極タブ部４ｃおよび負極タブ部５ｃにそれぞれ電気的に接続する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接やレーザー溶接等の溶接が挙げられる。
　正極端子７及び正極リード１７が外部絶縁部材１４及び図示しない内部絶縁部材を介して蓋体１３にかしめ固定されている。このような配置により、正極端子７及び正極リード１７は、互いに電気的に接続されており、かつ蓋体１３から電気的に絶縁されている。負極端子８及び負極リード１８が外部絶縁部材１４及び図示しない内部絶縁部材を介して蓋体１３にかしめ固定されている。このような配置により、負極端子８及び負極リード１８は、互いに電気的に接続されており、かつ蓋体１３から電気的に絶縁されている。
　第３の実施形態に係る電池は、第１の実施形態に係る電極を含む。そのため、寿命性能に優れている。
　［第４の実施形態］
　第４の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第３の実施形態に係る電池を具備する。
　実施形態に係る電池パックは、複数の電池を備えることもできる。複数の電池は、電気的に直列に接続することもできるし、又は電気的に並列に接続することもできる。或いは、複数の電池を、直列及び並列の組み合わせで接続することもできる。
　例えば、電池パックは、第３の実施形態に係る電池を５つ具備することもできる。これらの電池は、直列に接続されることができる。また、直列に接続された電池は、組電池を構成することができる。すなわち、実施形態に係る電池パックは、組電池を具備することもできる。
　実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を具備することができる。複数の組電池は、直列、並列、又は直列及び並列の組み合わせで電気的に接続することができる。
　実施形態に係る電池パックを図２０及び図２１を参照して詳細に説明する。単電池には、例えば、図１７に示す扁平型電池を使用することができる。
　図２０は、実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図である。図２１は、図２０に示す電池パック２０の電気回路の一例を示すブロック図である。
　前述した図１７に示す扁平型電池から構成される複数の単電池２１は、外部に延出した負極端子８及び正極端子７が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ２２で締結することにより組電池２３を構成している。これらの単電池２１は、図２１に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
　プリント配線基板２４は、負極端子８及び正極端子７が延出する単電池２１の側面と対向して配置されている。プリント配線基板２４には、図２１に示すようにサーミスタ２５、保護回路２６及び外部機器への通電用端子２７が搭載されている。なお、組電池２３と対向するプリント配線基板２４の面には組電池２３の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
　正極側リード２８は、組電池２３の最下層に位置する正極端子７に接続され、その先端はプリント配線基板２４の正極側コネクタ２９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード３０は、組電池２３の最上層に位置する負極端子８に接続され、その先端はプリント配線基板２４の負極側コネクタ３１に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ２９及び３１は、プリント配線基板２４に形成された配線３２及び配線３３を通して保護回路２６に接続されている。
　サーミスタ２５は、単電池２１の温度を検出し、その検出信号は保護回路２６に送信される。保護回路２６は、所定の条件で保護回路２６と外部機器への通電用端子２７との間のプラス側配線３４ａ及びマイナス側配線３４ｂを遮断できる。所定の条件とは、例えばサーミスタ２５の検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件とは単電池２１の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池２１若しくは組電池２３全体について行われる。個々の単電池２１を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池２１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図２０及び図２１の場合、単電池２１それぞれに電圧検出のための配線３５を接続し、これら配線３５を通して検出信号が保護回路２６に送信される。
　正極端子７及び負極端子８が突出する側面を除く組電池２３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３６がそれぞれ配置されている。
　組電池２３は、各保護シート３６およびプリント配線基板２４と共に収納容器３７内に収納される。すなわち、収納容器３７の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート３６が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２３は、保護シート３６およびプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。蓋３８は、収納容器３７の上面に取り付けられている。
　なお、組電池２３の固定には粘着テープ２２に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて組電池を結束させる。
　図２０及び図２１では単電池２１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。組み上がった電池パックを直列及び／又は並列に接続することもできる。
　第４の実施形態に係る電池パックは、第３の実施形態に係る電池を含む。そのため、優れた寿命性能を示す。
　［実施例］
　以下、実施例を説明する。
　（実施例１）
　実施例１では、以下の手順により、非水電解質電池を作製した。
　［正極の作製］
　正極活物質としてリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2）粉末９０重量％と、カーボンブラック５．０重量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５．０重量％とを、Ｎ－メチルピロリドンに添加して混合し、スラリーを調製した。撹拌後に得られた正極スラリーを、塗工装置で、厚さ１５μｍ、幅１００ｍｍのアルミニウム箔の両面に塗布した。この際、アルミニウム箔の一方の縁にスラリーを塗布しない部分、つまりタブ部を幅１０ｍｍ残した。得られた塗膜を、乾燥させたのち、ロールプレス機で圧延した。圧延後の電極の厚さ（集電体と両面の活物質含有層とを含む合計厚さＴ）は、６５ μｍだった。最後に、図７－図９に示した加工ローラー４０と同様な形状を有し、１００ ｍｍ間隔で幅５ ｍｍ及び厚み（長さＧ）５０ ｍｍ、高さ１００ μｍの凸部（間隔Ｉ２ = 100 mm、幅Ｗ１ = 5 mm、長さＧ = 50 mm、段差Ｓ = 100 μｍ）を持つ加工ローラーを用い、電極塗工部とタブ部との境目（第２端部とタブ部との境目）及びその近辺の部分をプレスし、電極の形状を加工した。加工ローラーによるプレスは、上記境目に沿う長さ方向の全域に亘って実施した。また、凸部と活物質含有層との重なり幅（Ｗ２）を２．５ ｍｍに調整して、プレスを実施した。
　かくして、正極を作製した。
　［負極の作製］
　負極活物質としてスピネル型のリチウムチタン酸化物粉末９０重量％とカーボンブラック５．０重量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５．０重量％とを、Ｎ－メチルピロリドンに添加して混合し、スラリーを調製した。撹拌後に得られた負極スラリーを、塗工装置で、厚さ１５ μｍ、幅１００ ｍｍのアルミニウム箔の両面に塗布した。この際、アルミニウム箔の一方の縁にスラリーを塗布しない部分を幅６ｍｍ残した。得られた塗膜を、乾燥させたのち、ロールプレス機で圧延した。圧延後の電極の厚さ（集電体と両面の活物質含有層とを含む合計厚さ）は、８４μｍだった。
　かくして、負極を作製した。
　［電極群の作製］
　厚さが３０μｍの帯状の微多孔膜セパレータを準備した。作製した正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層して積層体を得た。積層体を捲回した。この際、正極と負極のタブ部が捲回体から互いに捲回中心に沿って反対方向に延出するようにした。最後に、得られた捲回体に対して巻き止めテープを貼り、電極群とした。電極群の放電容量は３．０ Ａｈとなるよう電極面積および捲回数を調整した。
　［非水電解質の調製］
　非水電解質には、非水溶媒としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを１：１で混合したものを用い、電解質塩として１ ｍｏｌ／Ｌの六フッ化リン酸リチウムを用いた。
　［非水電解質電池の作製］
　作製した電極群を外装部材としての金属製容器に収容した。容器の開口部から非水電解質を容器内へ注入した。容器の開口部に封止板を設置し、溶接した。
　かくして、非水電解質電池を得た。
　（実施例２）
　負極活物質として、スピネル型リチウムチタン酸化物の代わりに単斜晶型ニオブチタン複合酸化物Ｎｂ2ＴｉＯ7を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で負極を作製した。この負極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（実施例３）
　負極活物質として、スピネル型リチウムチタン酸化物の代わりにＬｉ2Ｎａ1.5Ｔｉ5.5Ｎｂ0.5Ｏ14で表される直方晶型チタン含有複合酸化物を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で負極を作製した。この負極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（実施例４）
　正極を作製する際、加工ローラーを用いた電極の加工を省略した。つまり、ロールプレス機を用いて厚さを調整した電極を、そのまま正極として用いた。
　負極を作製する際、加工ローラーを用いた電極の加工を行った。つまりロールプレス機を用いて厚さを調整した後、電極塗工部とタブ部との境目及びその近辺の部分を加工ローラーを用いてプレスした。加工ローラーには、実施例１にて正極の加工に用いたと同様の加工ローラーを用いた。加工ローラーによるプレスは、上記境目に沿う長さ方向の全域に亘って実施した。また、凸部と活物質含有層との重なり幅（Ｗ２）を２．５ ｍｍに調整して、プレスを実施した。
　上記正極および負極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例４では正極の作製には加工ローラーを用いた追加プレスを行わず、負極の作製にて追加プレスを行った。
　（実施例５）
　実施例４と同様の手順で負極を作製した。この負極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例５では正極の作製および負極の作製の何れにおいても、追加プレスを行った。
　（実施例６）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの設計を変更したことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例６で用いた加工ローラーは、凸部の高さが３００ μｍ（段差Ｓ = 300 μｍ）だった点で実施例１で用いた加工ローラーと設計が異なっていた。
　（実施例７）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの設計を変更したことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例７で用いた加工ローラーは、凸部の高さが５０ μｍ（段差Ｓ = 50 μｍ）だった点で実施例１で用いた加工ローラーと設計が異なっていた。
　（実施例８）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの設計を変更したことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例８で用いた加工ローラーは、凸部の間隔が１５５ ｍｍ（間隔Ｉ２ = 155 mm）だった点で実施例１で用いた加工ローラーと設計が異なっていた。
　（実施例９）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの設計を変更したことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例９で用いた加工ローラーは、凸部の間隔が６０ ｍｍ（間隔Ｉ２ = 60 mm）だった点で実施例１で用いた加工ローラーと設計が異なっていた。
　（実施例１０）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの凸部と活物質含有層との重なり幅（Ｗ２）を４ ｍｍに変更して追加プレスを実施した。　
　得られた正極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（実施例１１）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの凸部と活物質含有層との重なり幅（Ｗ２）を１ ｍｍに変更して追加プレスを実施した。　
　得られた正極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（実施例１２）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの設計を変更したことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例１２で用いた加工ローラーは、凸部の幅が３ ｍｍ（幅Ｗ１ = 3 mm）だった点で実施例１で用いた加工ローラーと設計が異なっていた。
　（実施例１３）
　正極の作製における追加プレスを行う際、加工ローラーの設計を変更したことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　実施例１３で用いた加工ローラーは、凸部の幅が７ ｍｍ（幅Ｗ１ = 7 mm）だった点で実施例１で用いた加工ローラーと設計が異なっていた。
　（実施例１４）
　正極を作製する際、追加プレスを電極塗工部とタブ部との境目（第２端部とタブ部との境目）に沿う長さ方向の全域には実施しなかった。追加プレスは、上記境目が沿う長さ方向の領域のうち一方の端部側（第１方向への端部の片方）にのみ実施した。追加プレスの際、後段の捲回後に得られる電極群の捲回型構造の最内周の周辺長さに対応するよう上記境目にプレス領域が沿う長さを調整した。
　上記正極、実施例１で作製したと同様の負極、及び実施例１で用いたと同様のセパレータを用いて、電極群を作製した。正極と負極とセパレータとの積層体を捲回する際、正極のうち追加プレスを実施した領域を含む部分が捲回型構造の最内周に含まれる正極の部分となるよう、積層体を捲回した。　
　上記電極群を用いたこを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（実施例１５）
　正極を作製する際に用いた加工ローラーを、下記設計の加工ローラーに変更したことを除き、実施例１と同様にして正極を作製した。
　図２２を参照して、実施例１５における加工ローラーによる電極の加工を説明する。図２２は、実施例１５における加工ローラーを用いた正極の製造を概略的に示す説明図である。図２２は、加工ローラーの中心軸に沿う断面を示す。この加工ローラーの中心軸に直交する断面は、図９に示す断面と同様の形状を有する。
　図２２に示すように、加工ローラー４０は、主柱部４１及び主柱部４１の側面４１ａに配置された複数の突出部４２を有していた。主柱部４１は円柱形状を有していた。複数の突出部４２は、主柱部４１の側面４１ａに１００ ｍｍ間隔（間隔Ｉ２ = 100 mm）で放射状に配置されていた。複数の突出部４２のそれぞれについてのローラーの中心軸に沿う断面は、半円形状だった。
　突出部４２がローラーの軸方向に沿う幅Ｗ１は、５ ｍｍだった（幅Ｗ１ = 5 mm）。突出部４２の厚み（図９に示す長さＧ）は、５０ ｍｍだった（長さＧ = 50 mm）。突出部４２が主柱部４１の側面４１ａから最も突出する高さ、つまり最大の外径ｒ２と主柱部４１の柱径ｒ１との間の差（Ｓ＝ｒ２－ｒ１）は、１００ μｍだった（段差Ｓ = 100 μｍ）。
　加工ローラーによるプレスの際、突出部４２と正極活物質含有層４ｂとの重なり幅（Ｗ２）を２．５ ｍｍに調整して、プレスを実施した。
　上記正極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（実施例１６）
　正極活物質としてリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物の代わりにリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ2）を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で正極を作製した。この正極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（実施例１７）
　正極活物質としてリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物の代わりにリチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で正極を作製した。この正極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（比較例１）
　正極をロールプレス機で圧延した後、追加のプレスを省略した以外は実施例１と同様の手順で正極を作製した。この正極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。　
　比較例１では、正極および負極の何れについても追加プレスを行っていない。
　（比較例２）
　追加プレスを行う際、加工ローラーの凸部と活物質含有層との重なり幅（Ｗ２）を０ ｍｍに変更して追加プレスを実施したことを除き、実施例１と同様の手順で正極を作製した。つまり、正極におけるタブ部にのみ追加プレスを実施した。
　追加プレスを行う際、加工ローラーの凸部と活物質含有層との重なり幅（Ｗ２）を０ ｍｍに変更して追加プレスを実施したことを除き、実施例４と同様の手順で負極を作製した。つまり、負極におけるタブ部にのみ追加プレスを実施した。
　何れもタブ部にのみ追加プレスを行った上記正極および負極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　（比較例３）
　正極の作製においてロールプレス機を用いて電極厚さを調整する際、段付きローラーを用いた。段付きローラーを用いることで正極における湾曲を矯正した。
　図２３を参照して、比較例３における電極の矯正を説明する。図２３は、比較例３における正極の厚さ調整のための圧延を概略的に示す説明図である。
　図２３に示すとおり段付きローラー５０は、主柱にあたる小径部５１と小径部５１より直径が大きい大径部５２とを有していた。小径部５１と大径部５２とは、それぞれの円柱形状の同一軸上に連結されていた。小径部５１の側面５１ａを電極塗工部の正極活物質含有層４ｂにあてて圧延すると同時に、大径部５２の側面５２ａを正極タブ部４ｃにあてて圧延した。こうすることで、正極集電体４ａであるアルミニウム箔のうち電極塗工部に対応する部分と正極タブ部４ｃに対応する部分とで受けるプレス圧を同じにした。
　なお、図２３に示す段付きローラー５０の大径部５２は逃げ面５２ｂを有しているが、逃げ面５２ｂは省略してもよい。また、小径部５１の柱径ｒ１１と大径部５２の柱径ｒ１２との差は、電極スラリーの塗布量、目的の電極厚さ、及びプレス圧等に応じて適宜調整できる。
　正極と同様に、負極の作製においてもロールプレス機を用いて電極厚さを調整する際、段付きローラーを用いた。小径部の側面を電極塗工部にあてて圧延すると同時に、大径部の側面をタブ部にあてて圧延した。こうすることで、集電体であるアルミニウム箔のうち電極塗工部に対応する部分とタブ部に対応する部分とでうけるプレス圧を同じにした。
　これらの正極および負極を用いたことを除き、実施例１と同様の手順で非水電解質電池を作製した。
　下記表１及び表２において、正極および負極の設計をそれぞれ示す。具体的には、正極に用いた電極活物質および加工ローラーを用いた追加プレスの詳細を表１にまとめる。負極に用いた電極活物質および加工ローラーを用いた追加プレスの詳細を表２にまとめる。追加プレスの詳細としては、追加プレスを実施したか否か、タブ部と第２端部との境目に沿う部分の第１方向への長さのうち追加プレスを実施した範囲、並びに追加プレスに用いた加工ローラーの設計を示す。加工ローラーの設計としては、凸部の形状が図８に示すと同様の断面を有するものであるか図２２に示すと同様の断面を有するものであるか、隣り合う凸部の間の間隔Ｉ２、活物質含有層とタブ部との境目と交差する方向への凸部の幅Ｗ１、第１方向への凸部の長さＧ（凸部の厚み）、及び凸部が突出する高さ（段差Ｓ）を示す。なお、表における「－」という記号は、対象の項目に“該当しない”ことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　［変位量の測定］
　先に説明したレーザー変位計を用いた測定方法によりそれぞれの実施例および比較例にて作製した電極を確認した。測定および分析により得られた結果を下記表３、表４、及び表５に示す。具体的には、正極について、集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目と交差する溝の有無並びに溝の詳細を、表３及び表４にまとめる。負極についての同様の詳細を、表５にまとめる。溝の詳細として、溝の減衰の仕方の詳細、第１方向へ並ぶ複数の溝の周期、溝の最大深さＤ１、第１端部から第３端部への方向（主面にて第１方向に直交する方向）に溝が沿う範囲Ｒ３、及びタブ部と第２端部との境目の前後2 mmの範囲にある第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２にて中心部Ｖ（最大深さの50 %以上の深さの部分）が含まれているか否かを示す。例えば、実施例１で作製した正極では、長尺方向、即ち第１方向への全域に亘って集電体のタブ部と活物質含有層の第２端部との境目に沿う溝が１００ ｍｍ周期で形成されていた。実施例１の正極における溝は、タブ部と第２端部との境目から両方向（第１端部への方向および第３端部への方向）へ減衰しており、境目から両方向へそれぞれ２ｍｍの範囲まで延びていた。また、溝の最大深さが１００ μｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　［評価］
　（容量測定）
　各々の実施例及び比較例で得られた非水電解質電池を、２５℃に保持された恒温槽内で電池電圧が２．８Ｖになるまで３．０Ａで充電し、そのまま２．８Ｖで３時間保持した。その後、開回路状態で電池を３０分間放置し、続いて電池電圧が１Ｖになるまで電池を３．０Ａで放電した。上記の充放電を３サイクル行い、３サイクル目の放電時に得られた容量を基準容量とした。
　（電池抵抗の測定）
　各々の非水電解質電池を、基準容量に対して充電率５０％の容量まで充電した。その後、これらの非水電解質電池を２５℃環境下で放電した。ここでの放電は、１０Ｃレートで１０秒間実施した。この際の抵抗を以下のようにして測定した。電流印加前の電圧をＶ0とした。一方、１０秒放電時の電圧をＶ10とした。１０Ｃレートに相当する電流値をＩ10Cとしたとき、１０秒抵抗Ｒ10secは下記（式１）から算出される：
　　Ｒ10sec　＝｜Ｖ10－Ｖ0｜／Ｉ10C 　　　（１）。
　（充放電サイクル性能）
　各々の実施例および比較例で作製した非水電解質電池の充放電サイクル性能を以下の手順により測定した。
　非水電解質電池に対して、４５℃の環境下で充放電を１０００回繰り返して行った。充電は、３．０ Ａの電流で電池電圧２．８ Ｖになるまで充電し、２．８ Ｖで保持した際の電流値が０．５ Ａになった時点で終了した。開回路状態で電池を１０分間放置した後、３．０ Ａの電流で電圧が２．０ Ｖになるまで放電した。以上の充放電を１サイクルとし、１０００サイクル繰り返し充放電を行った。
　１０００サイクル後、２５℃に保持された恒温槽内で電圧が２．８ Ｖになるまで３．０ Ａで充電し、そのまま２．８ Ｖで３時間保持した。その後、開回路状態で電池を３０分間放置し、３．０ Ａの電流で電池電圧が２ Ｖになるまで電池を放電した。上記の充放電を３サイクル行った。追加３サイクル目の放電時に得られた容量を基準容量（1000サイクル充放電する前の容量）と比較した。基準容量に対する、1000サイクル充放電後の容量の比率を容量維持率とした（容量維持率 = [1000サイクル充放電後の容量／基準容量]×100 %）。
　また、追加３サイクル目の放電時に得られた容量の５０％になるよう各々の電池を充電し、先に説明した（式１）に基づく方法と同様の方法で１０秒抵抗Ｒ10secを測定した。
　充放電サイクル前のＲ10secと充放電サイクル後のＲ10secとを、それぞれＲsとＲfとすると、サイクル前後の抵抗上昇比率ＩRは以下の（式２）から算出される：
　　ＩR＝（Ｒf－Ｒs）／Ｒs　　　　　　　　（２）。
　下記表６に、各実施例および各比較例の非水電解質電池について得られた評価結果をまとめる。具体的には、非水電解質電池の基準容量、１０００サイクルの充放電を繰り返した後の容量、１０００サイクルの充放電における容量維持率、１０００サイクルの充放電の前後の１０秒抵抗Ｒ10sec（サイクル前の値Ｒs及びサイクル後の値Ｒf）、及び１０００サイクルの充放電における抵抗上昇比率ＩRを表６にまとめる。例えば、実施例１の非水電解質電池の基準容量は３ Ａｈだった。実施例１では、容量維持率が９３ ％であった。実施例１では、電気抵抗の上昇率ＩRが１５ ％だった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　１０００サイクルの充放電を伴う充放電サイクル性能を評価した結果、各々の比較例で作製した電池についての容量維持率と比較して、各々の実施例で作製した電池についての容量維持率が高かった。各々の比較例で作製した電池についての抵抗上昇比率ＩRと比較して、各々の実施例で作製した電池についての抵抗上昇比率ＩRが低かった。
　各比較例の電池と比較して各実施例の電池の方が望ましい電池性能を示した理由は、各実施例の電池では正極および負極の少なくとも一方の電極が、活物質含有層と集電体のタブ部との境目を跨ぐ溝を有していたことに起因すると考えられる。溝が活物質含有層からタブ部へ通じる流路として働き、電極内部からガスを放出して劣化および電気抵抗の上昇を抑えることができたと考えられる。
　比較例１及び３では、電極に溝が形成されなかった。比較例２では、正極集電体のタブ部にのみ溝が形成された。何れの比較例においても、活物質含有層とタブ部との境目を跨ぐ溝がなかった。従って、電極内部からガスを放出できる流路を確保できなかった。その結果、電極内部に留まったガスによって電極が劣化し、容量が低下したと考えられる。また、電極の劣化およびガスの滞留に起因して、電気抵抗が上昇したと考えられる。
　以上に説明した少なくとも一つの実施形態および実施例に係る電極は、集電体と活物質含有層とを具備する。集電体は、第１方向に沿う第１端部と該第１端部に沿うタブ部とを含む主面を有する。活物質含有層は、集電体のタブ部を除く主面の上に設けられている。活物質含有層は、タブ部に隣接する第２端部と該第２端部の反対側にある第３端部を有する。活物質含有層は、電極活物質を含有する。集電体と活物質含有層とは、主面に直交する第２方向へ向かって凹んでいる複数の溝を形成している。複数の溝の各々は、タブ部と第２端部との境目と交差している。複数の溝は、第１端部へ向かって各々減衰しているとともに、第３端部へ向かって各々減衰している。当該電極は、寿命性能に優れた電池、及びこの電池を具備する電池パックを実現できる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (14)

  1. 　第１方向に沿う第１端部と前記第１端部に沿うタブ部とを含む主面を有する集電体と、
    　前記集電体の前記タブ部を除く前記主面の上に設けられ、前記タブ部に隣接する第２端部と前記第２端部の反対側にある第３端部とを有し、電極活物質を含有する活物質含有層と
    を具備し、
    　前記集電体と前記活物質含有層とは前記主面に直交する第２方向へ向かって凹んでいる複数の溝を形成しており、前記複数の溝は前記タブ部と前記第２端部との境目と交差し、前記複数の溝は前記第１端部へ向かって減衰し且つ前記第３端部へ向かって減衰している電極。
  2. 　前記複数の溝の最大深さの値が前記集電体と前記活物質含有層との合計厚さの値を超える、請求項１に記載の電極。
  3. 　前記境目から前記第１端部へ向かって2 mm以内の第１領域および前記境目から前記第３端部へ向かって2 mm以内の第２領域の少なくとも一方に、前記複数の溝の最大深さの50 %以上である深さの部分のうちの一部が含まれている、請求項１に記載の電極。
  4. 　前記複数の溝の前記最大深さの値が前記集電体と前記活物質含有層との合計厚さの値を超える、請求項３に記載の電極。
  5. 　前記複数の溝の前記最大深さは５０μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項２乃至４の何れか１項に記載の電極。
  6. 　前記複数の溝の少なくとも一部は前記第１方向に沿って50 mm以上150 mm以下の周期で配置されている、請求項１乃至５の何れか１項に記載の電極。
  7. 　前記電極活物質は、Li, Fe, Ni, Mn, 及びCoからなる群より選択される１以上を含む、請求項１乃至６の何れか１項に記載の電極。
  8. 　前記電極活物質は、一般式Li1-xNi1-a-b-cCoaMnbM1cO2で表され、前記一般式においてM1はMg, Al, Si, Ti, Zn, Zr, Ca, 及びSnからなる群より選択される１以上であり、－０．２≦ｘ≦０．５、０＜ａ≦０．５、０＜ｂ≦０．５、０≦ｃ＜０．１、ａ＋ｂ＋ｃ＜１であるリチウム含有ニッケルコバルトマンガン酸化物を含む、請求項１乃至６の何れか１項に記載の電極。
  9. 　前記電極活物質は、チタン酸リチウムを含む、請求項１乃至６の何れか１項に記載の電極。
  10. 　正極と、
    　負極と
    を具備し、
    　前記正極および前記負極の少なくとも一方が請求項１乃至９の何れか１項に記載の電極を含む、電池。
  11. 　前記正極と前記負極とを含んだ積層体が前記第１方向に直交する方向に中心が位置するように捲回されてなる捲回型構造を有する、請求項１０に記載の電池。
  12. 　前記捲回型構造の最内周に前記溝の少なくとも一部が配置されている、請求項１１に記載の電池。
  13. 　電解質を更に具備する、請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の電池。
  14. 　請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の電池を具備する、電池パック。
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