WO2022163049A1 - 二次電池、電子機器及び電動工具 - Google Patents

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Definitions

  • a lithium ion battery having a wound electrode structure generally has a structure having a through hole in the center of the electrode winding body.
  • Patent Literature 1 describes a non-aqueous secondary battery with an enlarged central through hole.
  • Patent Document 2 describes an electrochemical device (battery) in which an exposed portion of a current collector is bent toward a central through hole.
  • the positive electrode binder contains synthetic rubber or a polymer compound.
  • Synthetic rubbers include styrene-butadiene-based rubber, fluorine-based rubber, and ethylene propylene diene.
  • Polymer compounds include polyvinylidene fluoride (PVdF) and polyimide.
  • the negative electrode material includes, for example, a carbon material.
  • the carbon material is graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphite, low-crystalline carbon, or amorphous carbon.
  • the shape of the carbon material is fibrous, spherical, granular or scaly.
  • a representative example of the electrolyte salt is a lithium salt, but salts other than the lithium salt may be included.
  • Lithium salts include lithium hexafluorophosphate ( LiPF6 ), lithium tetrafluoroborate ( LiBF4 ), lithium perchlorate (LiClO4), lithium methanesulfonate ( LiCH3SO3 ) , trifluoromethanesulfonic acid.
  • Lithium (LiCF 3 SO 3 ) dilithium hexafluorosilicate (Li 2 SF 6 ), and the like.
  • a mixture of these salts can also be used, and among them, a mixture of LiPF 6 and LiBF 4 is preferably used from the viewpoint of improving battery characteristics.
  • the content of the electrolyte salt is not particularly limited, it is preferably 0.3 mol/kg to 3 mol/kg with respect to the solvent.
  • a flat surface was formed as shown in FIG. 6C.
  • the end face (the end face 63 to be described later) of the jig 61 for forming a flat surface was simultaneously pressed against the end faces 41 and 42 with the same pressure from both pole sides, and a load was applied in a substantially vertical direction.
  • the positive electrode active material uncoated portion 21C and the negative electrode active material uncoated portion 22C are bent toward the central axis of the winding structure and overlap each other.
  • the end surfaces 41 and 42 are made to be flat surfaces by bending them.
  • the fan-shaped portion 31 of the positive electrode collector plate 24 was laser-welded to the end surface 41
  • the fan-shaped portion 33 of the negative electrode collector plate 25 was laser-welded to the end surface 42 to join them.
  • the groove forming process and the flat surface forming process described above may be performed manually or automatically by a predetermined device.
  • the peripheral surface of the through-hole 26 is, for example, a separator 23, and the inner peripheral side of the electrode winding body 20 is composed of four layers of separators 23 laminated along the lamination direction (the X-axis direction in FIG. 10). ing.
  • a bent portion 71 is formed by bending the positive electrode active material uncoated portion 21 ⁇ /b>C in the flat surface forming step, and the outer surface of the bent portion 71 is a flat surface 72 .
  • the positive collector plate 24 is welded to the flat surface 72 .
  • the switch control section 314 controls the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a of the switch section 304 based on the voltage and current input from the voltage detection section 311 and the current measurement section 313.
  • the switch control unit 314 controls the switch unit 304 when the secondary battery 301a reaches the overcharge detection voltage (for example, 4.20V ⁇ 0.05V) or higher or the overdischarge detection voltage (2.4V ⁇ 0.1V) or lower. Overcharge or overdischarge is prevented by sending an OFF control signal to .

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Abstract

溶接棒の挿入不良等の発生を抑制する。　セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層された電極巻回体と、正極集電板及び負極集電板とが、電池缶に収容された二次電池であって、電極巻回体は、正極活物質非被覆部及び負極活物質非被覆部の何れか一方又は両方が、巻回された構造の中心軸に向かって曲折し、重なり合うことによって形成された平坦面と、平坦面に形成された溝とを有し、中心軸を通る平面で切断した断面で断面視した場合に、曲折された箇所に形成される孔部は、積層方向と略平行である第１の径及び第２の径を有し、第１の径は、第２の径よりも電極巻回体内部側に位置し、第１の径から第２の径にかけて径が略連続的に大きくなる二次電池である。

Description

二次電池、電子機器及び電動工具
　本発明は、二次電池、電子機器及び電動工具に関する。
　リチウムイオン電池は、電動工具や自動車といった高出力を要する用途に向けても開発されるようになってきている。高出力を行う一つの方法としては、電池から比較的大電流を流すハイレート放電が挙げられる。ハイレート放電では、大電流を流すことから、電池の内部抵抗を低くすることが望まれる。
　また、巻回型の電極構造を有するリチウムイオン電池は、電極巻回体の中心に貫通孔を有する構造が一般的である。例えば、特許文献１には、中央の貫通孔を拡径させた非水系二次電池が記載されている。また、特許文献２には、集電体の露出部が中央の貫通孔に向かって折り曲げられた電気化学素子（電池）が記載されている。
特開２００８－２１８１３３号公報
特開２００６－３２１１２号公報
　特許文献１に記載の技術では、拡径されるものがセパレータである。セパレータを拡径させる際にセパレータが剥がれる虞がある。また、特許文献２に記載の技術では、折り曲げられた集電板露出部によって貫通孔が塞がれる、若しくは、中央の貫通孔の径が不必要に小さくなってしまい、溶接棒を貫通孔に挿入できない虞がある。
　従って、本発明は、上述した不都合を解決する新規且つ有用な二次電池、当該二次電池を用いた電子機器及び電動工具を提供することを目的の一つとする。
　本発明は、
　セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層された電極巻回体と、正極集電板及び負極集電板とが、電池缶に収容された二次電池であって、
　正極は、帯状の正極箔上に、正極活物質層が被覆された正極活物質被覆部と、正極活物質非被覆部とを有し、
　負極は、帯状の負極箔上に、負極活物質層が被覆された負極活物質被覆部と、少なくとも負極箔の長手方向に延在する負極活物質非被覆部とを有し、
　正極活物質非被覆部は、電極巻回体の端部の一方において、正極集電板と接合され、
　負極活物質非被覆部は、電極巻回体の端部の他方において、負極集電板と接合され、
　電極巻回体は、正極活物質非被覆部及び負極活物質非被覆部の何れか一方又は両方が、巻回された構造の中心軸に向かって曲折し、重なり合うことによって形成された平坦面と、平坦面に形成された溝とを有し、
　中心軸を通る平面で切断した断面で断面視した場合に、
　曲折された箇所に形成される孔部は、積層方向と略平行である第１の径及び第２の径を有し、
　第１の径は、第２の径よりも電極巻回体内部側に位置し、
　第１の径から第２の径にかけて径が略連続的に大きくなる
　二次電池である。
　本発明の少なくとも実施形態によれば、電極巻回体の貫通孔の周面に位置するセパレータ等が剥がれたり、溶接棒を貫通孔に挿入できない等の不良が発生してしまうことを防止できる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、一実施形態に係るリチウムイオン電池の断面図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、一実施形態に係る正極を説明するための図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、一実施形態に係る負極を説明するための図である。 図４は、巻回前の正極、負極、及び、セパレータを示す図である。 図５Ａは一実施形態に係る正極集電板の平面図であり、図５Ｂは一実施形態に係る負極集電板の平面図である。 図６Ａから図６Ｆは、一実施形態に係るリチウムイオン電池の組み立て工程を説明する図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、一実施形態に係る溝形成用治具の構成例を説明するための図である。 図８は、一実施形態に係る溝形成用治具の部分拡大図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、一実施形態に係る平坦面形成用治具の構成例を説明するための図である。 図１０は、一実施形態に係るリチウムイオン電池の一部拡大断面図である。 図１１は、密集度を説明するための図である。 図１２は、比較例１を説明するための図である。 図１３は、比較例２を説明するための図である。 図１４は、本発明の応用例としての電池パックの説明に使用する接続図である。 図１５は、本発明の応用例としての電動工具の説明に使用する接続図である。 図１６は、本発明の応用例としての電動車両の説明に使用する接続図である。
　以下、本発明の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜一実施形態＞
＜変形例＞
＜応用例＞
　以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。なお、説明の理解を容易とするために、各図における一部の構成を拡大、強調したり、若しくは縮小したり、一部の図示を簡略化する場合もある。
＜一実施形態＞
［リチウムイオン電池の構成例］
　本発明の一実施形態では、二次電池として、円筒形状のリチウムイオン電池を例にして説明する。図１～図５を参照しつつ、一実施形態に係るリチウムイオン電池（リチウムイオン電池１）の構成例に関して説明する。図１は、リチウムイオン電池１の概略断面図である。リチウムイオン電池１は、例えば、図１に示すように、電池缶１１の内部に電極巻回体２０が収納されている円筒型のリチウムイオン電池１である。なお、以下の説明において、特に断らない限り、図１の紙面に向かって水平方向をＸ軸方向、奥行方向をＹ軸方向、垂直方向（リチウムイオン電池１の中心軸（巻回軸とも適宜、称し、図１において一点鎖線で示される軸））の延在方向）をＺ軸方向と適宜、称する。
　リチウムイオン電池１は、概略的には円筒状の電池缶１１を有し、電池缶１１の内部に、一対の絶縁板１２，１３と、電極巻回体２０とを備えている。なお、リチウムイオン電池１は、電池缶１１の内部に、例えば、熱感抵抗（ＰＴＣ）素子及び補強部材などのうちのいずれか１種類又は２種類以上をさらに備えていてもよい。
（電池缶）
　電池缶１１は、主に、電極巻回体２０を収納する部材である。この電池缶１１は、例えば、一端面が開放されると共に他端面が閉塞された円筒状の容器である。すなわち、電池缶１１は、開放された一端面（開放端面１１Ｎ）を有している。この電池缶１１は、例えば、鉄、アルミニウム及びそれらの合金などの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。電池缶１１の表面に、例えば、ニッケルなどの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上が鍍金されていてもよい。
（絶縁板）
　絶縁板１２，１３は、電極巻回体２０の中心軸（電極巻回体２０の端面の略中心を通り図１のＺ軸と平行な方向）に対して略垂直な面を有する円板状の板である。また、絶縁板１２，１３は、例えば、互いに電極巻回体２０を挟むように配置されている。
（かしめ構造）
　電池缶１１の開放端面１１Ｎには、電池蓋１４及び安全弁機構３０がガスケット１５を介してかしめられており、かしめ構造１１Ｒ（クリンプ構造）が形成されている。これにより、電池缶１１の内部に電極巻回体２０などが収納された状態において、その電池缶１１は密閉されている。
（電池蓋）
　電池蓋１４は、主に、電池缶１１の内部に電極巻回体２０などが収納された状態において、その電池缶１１の開放端面１１Ｎを閉塞する部材である。この電池蓋１４は、例えば、電池缶１１の形成材料と同様の材料を含んでいる。電池蓋１４のうちの中央領域は、例えば、＋Ｚ方向に突出している。これにより、電池蓋１４のうちの中央領域以外の領域（周辺領域）は、例えば、安全弁機構３０に接触している。
（ガスケット）
　ガスケット１５は、主に、電池缶１１（折り曲げ部１１Ｐ）と電池蓋１４との間に介在することにより、その折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間を封止する部材である。ガスケット１５の表面に、例えば、アスファルトなどが塗布されていてもよい。
　ガスケット１５は、例えば、絶縁性材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。絶縁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリプロピレン（ＰＰ）などの高分子材料を用いることができる。中でも、絶縁性材料としては、ポリブチレンテレフタレートであることが好ましい。電池缶１１と電池蓋１４とを互いに電気的に分離しながら、折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間を十分に封止することができるからである。
（安全弁機構）
　安全弁機構３０は、主に、電池缶１１の内部の圧力（内圧）が上昇した際に、必要に応じて電池缶１１の密閉状態を解除することにより、その内圧を開放する。電池缶１１の内圧が上昇する原因は、例えば、充放電時において電解液の分解反応に起因して発生するガスなどである。
（電極巻回体）
　円筒形状のリチウムイオン電池１では、帯状の正極２１と帯状の負極２２とがセパレータ２３を挟んで積層され、且つ、渦巻き状に巻回されて電解液に含浸された状態で、電池缶１１に収まっている。正極２１は正極箔２１Ａの片面又は両面に正極活物質層２１Ｂを形成したものであり、正極箔２１Ａの材料は例えば、アルミニウムやアルミニウム合金でできた金属箔である。負極２２は負極箔２２Ａの片面又は両面に負極活物質層２２Ｂを形成したものであり、負極箔２２Ａの材料は例えば、ニッケル、ニッケル合金、銅や銅合金でできた金属箔である。セパレータ２３は多孔質で絶縁性のあるフィルムであり、正極２１と負極２２とを電気的に絶縁しながら、イオンや電解液等の物質の移動を可能にしている。
　図２Ａは巻回前の正極２１を正面から視た図であり、図２Ｂは図２Ａの正極２１を側面から視た図である。正極２１は、正極箔２１Ａの一方の主面及び他方の主面に正極活物質層２１Ｂで被覆した部分（ドットを付した部分）を有するとともに、正極活物質層２１Ｂで被覆していない部分である正極活物質非被覆部２１Ｃを有する。なお、以下の説明において、正極活物質層２１Ｂで被覆した部分を正極活物質被覆部２１Ｂと適宜、称する。また、正極箔２１Ａの一方の主面に、正極活物質被覆部２１Ｂが設けられる構成でもよい。
　図３Ａは巻回前の負極２２を正面から視た図であり、図３Ｂは図３Ａの負極２２を側面から視た図である。負極２２は、負極箔２２Ａの一方の主面及び他方の主面に負極活物質層２２Ｂで被覆した部分（ドットを付した部分）を有するとともに、負極活物質層２２Ｂで被覆していない部分である負極活物質非被覆部２２Ｃを有する。なお、以下の説明において、負極活物質層２２Ｂで被覆した部分を負極活物質被覆部２２Ｂと適宜、称する。また、負極箔２２Ａの一方の主面に、負極活物質被覆部２２Ｂが設けられる構成でもよい。
　図３Ａに示すように、負極活物質非被覆部２２Ｃは、例えば、負極２２の長手方向（図３におけるＸ軸方向）に延在している第１の負極活物質非被覆部２２１Ａと、負極２２の巻回開始側において負極２２の短手方向（図３におけるＹ軸方向。幅方向とも適宜、称する）に延在している第２の負極活物質非被覆部２２１Ｂと、負極２２の巻回終止側において負極２２の短手方向（図３におけるＹ軸方向）に延在している第３の負極活物質非被覆部２２１Ｃとを有している。なお、図３Ａにおいて、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａと第２の負極活物質非被覆部２２１Ｂとの境界、及び、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａと第３の負極活物質非被覆部２２１Ｃとの境界のそれぞれには点線を付している。
　本実施形態に係る円筒形状のリチウムイオン電池１では、電極巻回体２０は正極活物質非被覆部２１Ｃと第１の負極活物質非被覆部２２１Ａとが互いに逆方向を向くようにしてセパレータ２３を介して重ねられて巻回されている。
　電極巻回体２０の中心軸を含む領域には、貫通孔２６が設けられている。具体的には、貫通孔２６は、正極２１、負極２２及びセパレータ２３が積層した積層物の略中心にできる孔部である。貫通孔２６はリチウムイオン電池１の組み立て工程で、棒状の溶接器具（以下、溶接棒と適宜、称する）等を挿入する孔として使用される。
　電極巻回体２０の詳細について説明する。図４に正極２１、負極２２とセパレータ２３を積層した巻回前の構造の一例を示す。正極２１は、正極活物質被覆部２１Ｂ（図４においてドットが疎に付された部分）と正極活物質非被覆部２１Ｃとの境界を被覆する絶縁層１０１（図４における灰色の領域部分）とを更に有している。絶縁層１０１の幅方向の長さは、例えば、３ｍｍ程度である。セパレータ２３を介して負極活物質被覆部２２Ｂに対向する正極活物質非被覆部２１Ｃの全ての領域が絶縁層１０１で覆われている。絶縁層１０１は、負極活物質被覆部２２Ｂと正極活物質非被覆部２１Ｃとの間に異物が侵入したときのリチウムイオン電池１の内部短絡を確実に防ぐ効果がある。また、絶縁層１０１は、リチウムイオン電池１に衝撃が加わったときに衝撃を吸収し、正極活物質非被覆部２１Ｃが折れ曲がりや、負極２２との短絡を確実に防ぐ効果がある。
　ここで、図４に示すように、正極活物質非被覆部２１Ｃの幅方向の長さをＤ５とし、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａの幅方向の長さをＤ６とする。一実施形態ではＤ５＞Ｄ６であることが好ましく、例えばＤ５＝７（ｍｍ）、Ｄ６＝４（ｍｍ）である。正極活物質非被覆部２１Ｃがセパレータ２３の幅方向の一端から突出した部分の長さをＤ７とし、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａがセパレータ２３の幅方向の他端から突出した部分の長さをＤ８とした場合に、一実施形態ではＤ７＞Ｄ８であることが好ましく、例えば、Ｄ７＝４．５（ｍｍ）、Ｄ８＝３（ｍｍ）である。
　正極箔２１Ａと正極活物質非被覆部２１Ｃとは例えばアルミニウムなどからなり、負極箔２２Ａと負極活物質非被覆部２２Ｃとは例えば銅などからなる。このように、一般的に正極活物質非被覆部２１Ｃの方が負極活物質非被覆部２２Ｃよりも柔らかい（ヤング率が低い）。このため、一実施形態では、Ｄ５＞Ｄ６且つＤ７＞Ｄ８であることがより好ましく、この場合、両極側から同時に同じ圧力で正極活物質非被覆部２１Ｃと負極活物質非被覆部２２Ｃとが折り曲げられるとき、折り曲げられた部分のセパレータ２３の先端から測った高さは正極２１と負極２２とで同じくらいになることがある。このとき、正極活物質非被覆部２１Ｃが折り曲げられて適度に重なり合うので、リチウムイオン電池１の作製工程（詳細は後述）において、正極活物質非被覆部２１Ｃと正極集電板２４とのレーザ溶接による接合を容易に行うことができる。また、負極活物質非被覆部２２Ｃが折り曲げられて適度に重なり合うので、リチウムイオン電池１の作製工程において、負極活物質非被覆部２２Ｃと負極集電板２５とのレーザ溶接による接合を容易に行うことができる。
（集電板）
　通常のリチウムイオン電池では例えば、正極と負極との一か所ずつに電流取出し用のリードが溶接されているが、これでは電池の内部抵抗が大きく、放電時にリチウムイオン電池が発熱し高温になるため、ハイレート放電には適さない。そこで、本実施形態のリチウムイオン電池１では、電極巻回体２０の一方の端面である端面４１に正極集電板２４を配置し、電極巻回体２０の他方の端面である端面４２に負極集電板２５を配置する。そして、正極集電板２４と端面４１に存在する正極活物質非被覆部２１Ｃとを多点で溶接し、また、負極集電板２５と端面４２に存在する負極活物質非被覆部２２Ｃ（具体的には第１の負極活物質非被覆部２２１Ａ）とを多点で溶接することで、リチウムイオン電池１の内部抵抗を低く抑え、ハイレート放電を可能としている。
　図５Ａ及び図５Ｂに、集電板の一例を示す。図５Ａが正極集電板２４であり、図５Ｂが負極集電板２５である。正極集電板２４及び負極集電板２５は電池缶１１に収容される（図１参照）。正極集電板２４の材料は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金の単体若しくは複合材でできた金属板であり、負極集電板２５の材料は、例えば、ニッケル、ニッケル合金、銅や銅合金の単体若しくは複合材でできた金属板である。図５Ａに示すように、正極集電板２４の形状は平坦な扇形をした扇状部３１に、矩形の帯状部３２が付いた形状になっている。扇状部３１の中央付近に孔３５があいていて、孔３５の位置は貫通孔２６や後述する孔部（孔部７３）に対応する位置である。
　図５Ａのドットで示す部分は帯状部３２に絶縁テープが貼付されているか絶縁材料が塗布された絶縁部３２Ａであり、図面のドット部より下側の部分は外部端子を兼ねた封口板への接続部３２Ｂである。なお、貫通孔２６に金属製のセンターピン（図示せず）を備えていない電池構造の場合には帯状部３２が負極電位の部位と接触する可能性が低いため、絶縁部３２Ａが無くても良い。その場合には、正極２１と負極２２との幅を絶縁部３２Ａの厚さに相当する分だけ大きくして充放電容量を大きくすることができる。
　負極集電板２５の形状は正極集電板２４と殆ど同じ形状だが、帯状部の形状が異なっている。図５Ｂの負極集電板の帯状部３４は、正極集電板２４の帯状部３２より短く、絶縁部３２Ａに相当する部分がない。帯状部３４には、複数の丸印で示される丸型の突起部（プロジェクション）３７が設けられている。抵抗溶接時には、電流が突起部３７に集中し、突起部３７が溶けて帯状部３４が電池缶１１の底に溶接される。正極集電板２４と同様に、負極集電板２５には扇状部３３の中央付近に孔３６があいていて、孔３６の位置は貫通孔２６に対応する位置である。正極集電板２４の扇状部３１と負極集電板２５の扇状部３３は扇形の形状をしているため、端面４１，４２の一部を覆うようになっている。全部を覆わないことにより、リチウムイオン電池１を組み立てる際に電極巻回体２０へ電解液を円滑に浸透させることができ、且つ、リチウムイオン電池１が異常な高温状態や過充電状態になったときに発生したガスをリチウムイオン電池１外へ放出しやすくすることができる。
（正極）
　正極活物質層２１Ｂは、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である正極材料（正極活物質）を少なくとも含み、さらに、正極結着剤及び正極導電剤などを含んでいてもよい。正極材料は、リチウム含有複合酸化物又はリチウム含有リン酸化合物が好ましい。リチウム含有複合酸化物は、例えば、層状岩塩型又はスピネル型の結晶構造を有している。リチウム含有リン酸化合物は、例えば、オリビン型の結晶構造を有している。
　正極結着剤は、合成ゴム又は高分子化合物を含んでいる。合成ゴムは、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム及びエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）及びポリイミドなどである。
　正極導電剤は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラックなどの炭素材料である。ただし、正極導電剤は、金属材料及び導電性高分子でもよい。
（負極）
　負極２２を構成する負極箔２２Ａの表面は、負極活物質層２２Ｂとの密着性向上のために粗面化されていることが好ましい。負極活物質層２２Ｂは、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である負極材料（負極活物質）を少なくとも含み、さらに、負極結着剤及び負極導電剤などを含んでいてもよい。
　負極材料は、例えば、炭素材料を含む。炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、黒鉛、低結晶性炭素、又は非晶質炭素である。炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状又は鱗片状を有している。
　また、負極材料は、例えば金属系材料を含む。金属系材料の例としては、Ｌｉ（リチウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｓｎ（スズ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｒ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）が挙げられる。金属系元素は、他の元素と化合物、混合物又は合金を形成しており、その例としては、酸化ケイ素（ＳｉＯx（０＜ｘ≦２））、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は炭素とケイ素の合金、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）が挙げられる。
（セパレータ）
　セパレータ２３は、樹脂を含む多孔質膜であり、２種類以上の多孔質膜の積層膜でもよい。樹脂は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどである。セパレータ２３は、多孔質膜を基材層として、その片面又は両面に樹脂層を含んでいてもよい。正極２１及び負極２２のそれぞれに対するセパレータ２３の密着性が向上するため、電極巻回体２０の歪みが抑制されるからである。
　樹脂層は、ＰＶｄＦなどの樹脂を含んでいる。この樹脂層を形成する場合には、有機溶剤に樹脂が溶解された溶液を基材層に塗布したのち、その基材層を乾燥させる。なお、溶液中に基材層を浸漬させたのち、その基材層を乾燥させてもよい。樹脂層には、無機粒子又は有機粒子を含んでいることが、耐熱性、電池の安全性向上の観点で好ましい。無機粒子の種類は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ベーマイト、タルク、シリカ、雲母などである。また、樹脂層に代えて、スパッタ法、ＡＬＤ（原子層堆積）法などで形成された、無機粒子を主成分とする表面層を用いてもよい。
（電解液）
　電解液は、溶媒及び電解質塩を含み、必要に応じてさらに添加剤などを含んでいてもよい。溶媒は、有機溶媒などの非水溶媒、又は水である。非水溶媒を含む電解液を非水電解液という。非水溶媒は、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステル又はニトリル（モノニトリル）などである。
　電解質塩の代表例はリチウム塩であるが、リチウム塩以外の塩を含んでいてもよい。リチウム塩は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ3ＳＯ3）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ2ＳＦ6）などである。これらの塩を混合して用いることもでき、中でも、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4を混合して用いることが、電池特性向上の観点で好ましい。電解質塩の含有量は特に限定されないが、溶媒に対して０.３ｍｏｌ/ｋｇから３ｍｏｌ/ｋｇであることが好ましい。
　なお、本明細書において、正極及び負極の何れでもよい場合には、正極及び負極の記載を省略する場合がある。例えば、単に活物質非被覆部と称する場合には、正極活物質非被覆部２１Ｃや第１の負極活物質非被覆部２２１Ａの何れを意味してもよい。また、単に集電板と称する場合には、正極集電板２４及び負極集電板２５の何れを意味してもよい（但し、正極側の構成同士及び負極側の構成同士が対応するように解釈される。）。
［リチウムイオン電池の作製方法］
　次に、図６Ａから図６Ｆを参照して、一実施形態に係るリチウムイオン電池１の作製方法について説明する。まず、正極活物質を、帯状の正極箔２１Ａの表面に塗着させ、これを正極活物質被覆部２１Ｂとし、負極活物質を、帯状の負極箔２２Ａの表面に塗着させ、これを負極活物質被覆部２２Ｂとした。このとき、正極箔２１Ａの幅方向の一端側に正極活物質が塗着されていない正極活物質非被覆部２１Ｃを設け、負極箔２２Ａに、負極活物質が塗着されていない負極活物質非被覆部２２Ｃ（第１の負極活物質非被覆部２２１Ａ、第２の負極活物質非被覆部２２１Ｂ及び第３の負極活物質非被覆部２２１Ｃ）を設けた。次に、正極２１と負極２２とに対して乾燥等の工程を行った。そして、正極活物質非被覆部２１Ｃと負極活物質非被覆部２２Ｃとが逆方向となるようにセパレータ２３を介して重ね、中心軸に貫通孔２６ができるように渦巻き状に巻回して、図６Ａのような電極巻回体２０を作製した。
　次に、溝形成用治具（後述する溝形成用治具５１）を用いて、図６Ｂに示すように、溝４３を形成（作製）した。具体的には、溝形成用治具５１の端面（後述する端面５３）を端面４１，４２に対して垂直に押し付けることで、端面４１と端面４２の一部に溝４３を作製した。この方法により、貫通孔２６から放射状に延びる溝４３を作製した。溝４３は、例えば、端面４１，４２のそれぞれの外縁部から貫通孔２６まで延在している。なお、図６Ｂに示される、溝４３の数や配置はあくまでも一例であって図示した例に限定されるものではない。
　そして、平坦面形成用治具（後述する平坦面形成用治具６１）を用いて、図６Ｃに示すように、平坦面を形成した。具体的には、平坦面形成用治具６１の端面（後述する端面６３）を両極側から同時に同じ圧力で端面４１，４２に対して略垂直方向に押しつけ荷重を印加した。これにより、正極活物質非被覆部２１Ｃ及び負極活物質非被覆部２２Ｃ（より具体的には、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａ）が巻回構造の中心軸に向かって曲折し重なり合うように折り曲げることで、端面４１，４２が平坦面となるようにした。その後、端面４１に正極集電板２４の扇状部３１をレーザ溶接し、端面４２に負極集電板２５の扇状部３３をレーザ溶接し、接合した。
　続いて、図６Ｄに示すように、正極集電板２４の帯状部３２及び負極集電板２５の帯状部３４を折り曲げ、正極集電板２４に絶縁板１２、負極集電板２５に絶縁板１３を貼り付け、図６Ｅに示される電池缶１１内に上記のように組立てを行った電極巻回体２０を挿入した。そして、溶接棒（不図示）を押し当てることにより、負極集電板２５を電池缶１１の缶底に溶接した。電解液を電池缶１１内に注入後、図６Ｆに示すように、ガスケット１５及び電池蓋１４にて封止を行った。以上のようにして、リチウムイオン電池１を作製した。
　なお、絶縁板１２及び絶縁板１３は、絶縁テープであってもよい。また、接合方法は、レーザ溶接以外の他の方法であってもよい。また、溝４３は、正極活物質非被覆部２１Ｃ及び第１の負極活物質非被覆部２２１Ａを曲折した後も平坦面内に残っており、溝４３の無い部分が、正極集電板２４又は負極集電板２５と接合されるが、溝４３が正極集電板２４や負極集電板２５の一部と接合されていてもよい。
　なお、本明細書における「平坦面」とは、完全に平坦な面のみならず、正極活物質非被覆部２１Ｃと正極集電板２４、及び、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａと負極集電板２５とが接合可能な程度において、多少の凹凸や表面粗さを有する表面も含む意味である。
［溝形成用治具及び平坦面形成用治具］
　上述した方法によりリチウムイオン電池１を作製する際に、負極集電板２５と電池缶１１の缶底とを溶接するために貫通孔２６に溶接棒を挿入する必要がある。そのため、溶接棒を挿入する工程の前工程において貫通孔２６が閉塞されてはならない。そこで、溝形成用治具５１には、溝４３を形成する溝形成工程において、位置決めの容易性を向上し、さらに貫通孔２６が閉塞されないようにするため、貫通孔２６に挿入される棒状のピンが端面の中央付近に設けられる。同様に、平坦面形成用治具６１にも、平坦面を形成する平坦面形成工程において、曲折された正極活物質非被覆部２１Ｃや第１の負極活物質非被覆部２２１Ａによって貫通孔２６が閉塞されないように、貫通孔２６に挿入される棒状のピンが端面の中央付近に設けられる。
　係る構成の場合には、ピンの径の大きさを適切な大きさにする必要がある。即ち、ピンの径が大きすぎると、最内周側に位置するセパレータ、即ち、貫通孔２６の周面を形成するセパレータがピンによって剥離したり傷ついてしまう虞がある。あるいは、負極活物質被覆部等が周面に露出してしまい不良のリチウムイオン電池１となる虞がある。反対に、ピンの径が小さすぎると、曲折された正極活物質非被覆部２１Ｃや第１の負極活物質非被覆部２２１Ａによってピンが把持され抜けにくくなる虞がある。あるいは、次工程において溶接棒が貫通孔２６に入らなくなる虞がある。本実施形態では、係る点を考慮して、溝形成用治具及び平坦面形成用治具を適切な形状としている。
　図７Ａ、図７Ｂ及び図８は、溝形成用治具５１の構成例を説明するための図である。具体的には、図７Ａは溝形成用治具５１の正面図であり、図７Ｂは溝形成用治具５１の一方側の端面である端面５３の構成例を示す図である。
　図７Ａに示すように、溝形成用治具５１は、略円筒形状の本体部５２を有している。図７Ｂに示すように、本体部５２は端面５３を有している。端面５３の略中央からは、ピン５４が突出している。また、端面５３には薄板状の板状部５５が形成されている。本実施形態では、ピン５４を中心として放射状に延在する８個の板状部によって板状部５５が形成されている。
　図８は、ピン５４を拡大して示した図である。なお、図８では、板状部５５の図示を省略している。ピン５４は、先端側（本体部５２とは反対側）が尖っている略三角錐状の先鋭部５４Ａを有している。先鋭部５４Ａの円形状の底面からは、径が略一定である略円筒状の中間部５４Ｂが設けられている。中間部５４Ｂの一端側（先鋭部５４Ａとは反対側）には、径が本体部５２に向かって大きくなる略円錐台形状のテーパー部５４Ｃが設けられている。先鋭部５４Ａの円形状の底面及び中間部５４Ｂは、貫通孔２６の径よりもやや小さい大きさの径を有する。先鋭部５４Ａ、中間部５４Ｂ及びテーパー部５４Ｃは、例えば、樹脂や金属により構成され、且つ、一体的に形成されたものであるが、別部品が接着等されたものでもよい。
　図９は、平坦面形成用治具６１の構成例を説明するための図である。具体的には、図９Ａは平坦面形成用治具６１の正面図であり、図９Ｂは平坦面形成用治具６１の一方の端面である端面６３の構成例を示す図である。
　図９Ａに示すように、平坦面形成用治具６１は、略円筒形状の本体部６２を有している。本体部６２は、端面６３を有している。図９Ｂに示すように、端面６３の略中央からは、ピン６４が突出している。端面６３におけるピン６４以外の箇所は平坦となっている。ピン６４は、ピン５４と略同じ形状を有している。即ち、ピン６４は、先鋭部６４Ａ、中間部６４Ｂ、及び、テーパー部６４Ｃを有している。先鋭部６４Ａの略円形の底面及び中間部６４Ｂは、貫通孔２６の径よりもやや小さい大きさの径を有する。先鋭部６４Ａ、中間部６４Ｂ及びテーパー部６４Ｃは、例えば、樹脂や金属により構成され、且つ、一体的に形成されたものであるが、別部品が接着等されたものでもよい。
　溝形成用治具５１及び平坦面形成用治具６１のそれぞれの作用について説明する。溝形成用治具５１は、溝４３を形成する溝形成工程（図６Ｂ参照）で用いられる。例えば、端面４１側の貫通孔２６の直上付近、すなわち、折り曲げられる前の正極活物質非被覆部２１Ｃや折り曲げられる前の第１の負極活物質非被覆部２２１Ａによって形成される孔部に溝形成用治具５１のピン５４が挿入されることで溝形成用治具５１の位置決めがなされる。位置決めした状態で溝形成用治具５１を電極巻回体２０の内側に向かって押圧することで、溝形成用治具５１が端面４１に８個の溝４３を形成する。端面４２についても同様の工程が行われる。端面４１及び端面４２のそれぞれに対して同時に溝形成工程が行われてもよい。押圧の際に貫通孔２６にピン５４が挿入されることから、溝４３の形成時に貫通孔２６が閉塞されてしまうことを防止できる。
　平坦面形成用治具６１は、平坦面形成工程（図６Ｃ参照）で用いられる。例えば、端面４１側の貫通孔２６の直上付近に平坦面形成用治具６１のピン６４を挿入することで平坦面形成用治具６１を位置決めする。位置決めした状態で平坦面形成用治具６１を電極巻回体２０の内側に向かって押圧することで、平坦面形成用治具６１が正極活物質非被覆部２１Ｃを折り曲げ、端面４１を平坦にすることで平坦面を形成する。端面４２についても同様の工程が行われる。端面４１及び端面４２のそれぞれに対して同時に平坦面形成工程が行われてもよい。押圧の際に貫通孔２６にピン６４が挿入されることから、平坦面の形成時に、折り曲げられた正極活物質非被覆部２１Ｃや第１の負極活物質非被覆部２２１Ａによって貫通孔２６が閉塞されてしまうことを防止できる。なお、上述した溝形成工程及び平坦面形成工程は、人手で行われてもよいし所定の装置によって自動で行われてもよい。
　図１０は、作製されたリチウムイオン電池１を、中心軸を通る平面で切断した断面（電極巻回体２０の端面４１，４２に溝４３がない箇所の断面）を断面視した図である。なお、図１０は正極２１側を示す図であるが、以下の説明は、負極２２側に対しても同様に適用できる。また、図１０では、安全弁機構３０等の図示を適宜、省略している。
　貫通孔２６の周面は、例えば、セパレータ２３であり、電極巻回体２０の内周側は、積層方向（図１０におけるＸ軸方向）に沿って積層された４層のセパレータ２３により構成されている。また、平坦面形成工程によって正極活物質非被覆部２１Ｃが曲折されることで、折り曲げ部７１が形成されており、折り曲げ部７１の外側の面が平坦面７２となっている。平坦面７２に対して正極集電板２４が溶接されている。
　溝形成工程及び平坦面形成工程においてピン５４の一部及びピン６４の一部が貫通孔２６に挿入され、且つ、ピン５４の一部及びピン６４の一部が貫通孔２６の直上に位置することで、各工程において貫通孔２６が閉塞されず、更に、正極活物質非被覆部２１Ｃが折り曲げられた箇所である折り曲げ部７１に孔部７３が形成される。貫通孔２６と孔部７３とは連通しており、更に、孔部７３は正極集電板２４の孔３５と連通している。
　具体的には、ピン５４の挿入時には、ピン５４の先鋭部５４Ａが貫通孔２６に、中間部５４Ｂが貫通孔２６及び孔部７３を跨ぐ位置に、テーパー部５４Ｃが孔部７３の上側寄りに位置する。また、ピン６４の挿入時には、ピン６４の先鋭部６４Ａが貫通孔２６に、中間部６４Ｂが貫通孔２６及び孔部７３を跨ぐ位置に、テーパー部６４Ｃが孔部７３の上側寄りに位置する。これにより、図１０のようにリチウムイオン電池１を断面視した場合に、孔部７３はテーパー部５４Ｃやテーパー部６４Ｃに対応する形状、即ち、内側から外側に向かって幅広となる。
　ここで、図１０に示すような断面視において、孔部７３は、積層方向（Ｘ軸方向）と略平行である第１の径ＤＡ及び第１の径ＤＡよりも所定以上離れた箇所に第２の径ＤＢを有する。第１の径ＤＡは、第２の径ＤＢよりも電極巻回体２０内部側に位置する。上述したように、孔部７３の形状がテーパー状となることから、第１の径ＤＡから第２の径ＤＢにかけて径が略連続的に大きくなる。ここで、略連続的とは、第１の径ＤＡから第２の径ＤＢにかけて、正極活物質非被覆部２１Ｃの一部が中心軸に向かって突出して径が部分的に狭くなることを許容する意味である。
　ここで、図１０に示すように、折り曲げ部７１に対して接合される正極集電板２４の底面を結ぶ直線を基準線ＤＣとする。上述した第１の径ＤＡは、基準線ＤＣから電極巻回体２０の内側に向かう０．５～１.５ｍｍの範囲（本実施形態に係るリチウムイオン電池１では、貫通孔２６の開放端付近の範囲）において最も小さい径の大きさである。また、第２の径ＤＢは、基準線ＤＣから電極巻回体２０の内側に向かう０～０．２ｍｍの範囲において最も小さい径の大きさである。なお、０ｍｍの場合は、第２の径ＤＢと基準線ＤＣとは一致する。折り曲げ部７１は、正極活物質非被覆部２１Ｃが均一に積層されたものではないため若干の誤差が生じるものの、第１の径ＤＡは、先鋭部５４Ａ、６４Ａの最大径（又は中間部５４Ｂ、６４Ｂの径）と略同じ大きさであり、第２の径ＤＢは、テーパー部５４Ｃ、６４Ｃの最大径と略同じに大きさになる。
　なお、基準線ＤＣにおける正極集電板２４が有する孔３５に対応する箇所の大きさ、即ち、孔３５の径に対応する大きさは、第１の径ＤＡ及び第２の径ＤＢより大きいことが好ましい。これにより、曲折された正極活物質非被覆部２１Ｃが多少位置ズレした場合でも、正極集電板２４を平坦面７２に確実に接触させることができ、溶接不良の発生を防止することができる。
［密集度について］
　なお、本実施形態に係るリチウムイオン電池１は、上述した断面視において、集電板の内側周縁部と隣接する領域に位置する活物質非被覆部の密集度が、集電板の外側周縁部と隣接する領域に位置する活物質非被覆部の密集度より大きくなる。
　例えば、図１１に示すように、正極集電板２４の内側周縁部（内側周縁部２４Ａ）に隣接する領域として領域ＡＲ１が設定される。また、正極集電板２４の外側周縁部（外側周縁部２４Ｂ）に隣接する領域として領域ＡＲ２が設定される。領域ＡＲ１は、例えば、正極集電板２４の底面における中心側のコーナーＣＮ１を頂点として底面に接する正方形（１ｍｍ×１ｍｍ）に対応する領域である。領域ＡＲ２は、例えば、正極集電板２４の底面における外側のコーナーＣＮ２を頂点として底面に接する正方形（１ｍｍ×１ｍｍ）に対応する領域である。
　密集度は、領域全体の面積に対する正極活物質非被覆部２１Ｃが占める面積の比率、即ち
（正極活物質非被覆部２１Ｃの占める面積）／（領域全体の面積）
　により定義される。
　本実施形態では、領域ＡＲ１における密集度が領域ＡＲ２における密集度より大きくなる。
　密集度の測定方法の一例について説明する。まず、上述した作製方法により作製されたリチウムイオン電池１を、高さ１／２付近で輪切りにし、樹脂に埋め込む。次に、リチウムイオン電池１の中心軸を含む面で切断し、マイクロスコープで断面観察する。観察結果に基づいて画像データ取得装置で領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれに対応するカラー画像を取得する。そして、所定の画像処理ソフトによって、各カラー画像を２値化し、正極活物質非被覆部２１Ｃとそれ以外とに分離する。分離結果に基づいて密集度が計算される。なお、これまで正極２１側の構成を例にして説明したが、負極２２側の構成についても同様のことが言える。
［本実施形態により得られる効果］
　本実施形態によれば、例えば、下記の効果を得ることができる。
　リチウムイオン電池１において、折り曲げられた活物質非被覆部により形成される孔部の径の大きさを適切な大きさにすることができる。すなわち、貫通孔２６に通じる孔部７３の間口部分の径を大きくすることで、負極集電板２５と電池缶１１の缶底を溶接する溶接棒を挿入し易くすることができる。また、貫通孔２６に通じる孔部７３の間口部分の径を大きくすることで、溶接の際に溶接棒が正極活物質非被覆部２１Ｃをこすり、セパレータ２３を巻き込むことを防止できる。
　また、根元部分より先端の径が小さくなる溝形成用治具５１及び平坦面形成用治具６１を用いることで、溝形成工程や平坦面形成工程において、貫通孔２６の周面を形成するセパレータ２３が治具により傷ついたり、剥離してしまうことで負極活物質被覆部２２Ｂが露出してしまうことを防止できる。また、中間部５４Ｂ、６４Ｂによって、貫通孔２６と貫通孔２６の開放端付近における径（例えば、第１の径ＤＡ）とを略同じ大きさにすることができる。これにより、内周側に位置するセパレータ２３の上部に正極活物質非被覆部２１Ｃを確実に配置できるので、セパレータ２３の短手方向の端面が露出してしまい、ここに溶接棒が接触してしまうことを防止できる。また、中間部５４Ｂ、６４Ｂによって、貫通孔２６の周面を形成するセパレータ２３が貫通孔２６を塞がない状態に整形することができる。
　リチウムイオン電池の作製時において、薄い平板（例えば厚さ０．５ｍｍ）などの端を端面４１，４２に対して垂直に押し付ける際に（図６Ｂに示す工程を行う際に）、電極巻回体２０の巻回開始側（電極巻回体２０の最内周にある正極又は負極の長手方向の端側）において、負極活物質被覆部２２Ｂから負極活物質が剥離することがある。この剥離は端面４２に対して押し付ける際に発生するストレスが原因と考えられる。剥離した負極活物質が電極巻回体２０内部に侵入し、これにより内部ショートが発生する虞がある。本実施形態では、第２の負極活物質非被覆部２２１Ｂ及び第３の負極活物質非被覆部２２１Ｃを設けているので負極活物質の剥離を防ぐことができ、内部ショートの発生を防止できる。係る効果は、第２の負極活物質非被覆部２２１Ｂ及び第３の負極活物質非被覆部２２１Ｃの一方のみを設ける構成によっても得られるが、両方設けることがより好ましい。
　電極巻回体２０の巻回終止側において、負極２２は、正極活物質被覆部２１Ｂに対向しない側の主面で、負極活物質非被覆部２２Ｃの領域を有することができる。正極活物質被覆部２１Ｂに対向しない主面に負極活物質被覆部２２Ｂを有したとしても、それは充放電への寄与が低いと考えられるからである。負極活物質非被覆部２２Ｃの領域は、電極巻回体２０の３／４周以上５／４周以下であることが好ましい。このとき、充放電への寄与が低い負極活物質被覆部２２Ｂを設けていないため、同じ電極巻回体２０の容積に対して、初期容量を高くすることができる。
　本実施形態では、電極巻回体２０は、正極活物質非被覆部２１Ｃと第１の負極活物質非被覆部２２１Ａとが逆方向を向くように重ねて巻回してあるので、端面４１には、正極活物質非被覆部２１Ｃが集まり、電極巻回体２０の端面４２には、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａが集まる。係る正極活物質非被覆部２１Ｃ及び第１の負極活物質非被覆部２２１Ａが曲折されて、端面４１，４２が平坦面となっている。曲折する方向は端面４１，４２の外縁部から貫通孔２６に向かう方向であり、巻回された状態で隣接する周の活物質非被覆部同士が重なって曲折している。端面４１が平坦面となることで、正極活物質非被覆部２１Ｃと正極集電板２４との接触を良好とすることができ、且つ、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａと負極集電板２５との接触を良好とすることができる。また、端面４１，４２が平坦面となっていることで、リチウムイオン電池１の低抵抗化を実現することができる。
　また、正極活物質非被覆部２１Ｃ及び第１の負極活物質非被覆部２２１Ａを曲折することで、一見、端面４１，４２を平坦面にすることが可能に思われるが、曲折する前に何らの加工もないと、曲折するときに端面４１，４２にシワやボイド（空隙、空間）が発生して、端面４１，４２が平坦面とならない虞がある。ここで、「シワ」や「ボイド」とは曲折した正極活物質非被覆部２１Ｃや第１の負極活物質非被覆部２２１Ａに偏りが生じ、端面４１，４２が平坦面とはならない部分を意味する。本実施形態では、端面４１及び端面４２側のそれぞれに貫通孔２６から放射方向に予め溝４３が形成されるようにしている。溝４３が形成されていることで、このシワやボイドの発生を抑制することができ、端面４１，４２をより平坦とすることができる。なお、正極活物質非被覆部２１Ｃ及び第１の負極活物質非被覆部２２１Ａの何れか一方を曲折してもよいが、好ましくは、両方が曲折される。
　以下、上記のようにして作製したリチウムイオン電池１を用い、第１の径ＤＡと第２の径ＤＢとの大小関係を変化させながら、正極活物質非被覆部２１Ｃ及び負極活物質非被覆部２２Ｃの成型不良率及び溶接棒挿入不良率のそれぞれについて評価した実施例及び比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
　以下の全ての実施例及び比較例において、電池サイズを２１７００（直径２１ｍｍ，高さ７０ｍｍ）とし、負極活物質被覆部２２Ｂの幅方向の長さを６２ｍｍとし、セパレータ２３の幅方向の長さを６４ｍｍとした。セパレータ２３を正極活物質被覆部２１Ｂと負極活物質被覆部２２Ｂの全範囲を覆うように重ね、正極活物質非被覆部２１Ｃの幅方向の長さを７ｍｍとした。また、溝４３の数を８とし略等角間隔となるように配置した。
　リチウムイオン電池１の断面観察は以下のようにして行った。
　上述した作製方法により作製されたリチウムイオン電池１を、高さ１／２付近で輪切りにし、樹脂に埋め込む。次に、リチウムイオン電池１の中心軸を含む面で切断し、マイクロスコープで断面観察を行った。
　上述したように、集電板の底面を結ぶ直線を基準線ＤＣとし、基準線ＤＣから電極巻回体２０の内側に向かう０．５～１.５ｍｍの範囲において最も小さい径の大きさを第１の径ＤＡとして測定した（１／１００の位を四捨五入した。）。また、基準線ＤＣから電極巻回体２０の内側に向かう０～０．２ｍｍの範囲において最も小さい径の大きさを第２の径ＤＢとして測定した（１／１００の位を四捨五入した。）。
　図１０、図１２、図１３はそれぞれ、実施例１、比較例１、比較例２に対応する図である。
［実施例１］
　リチウムイオン電池１を上述した工程により作製した。この際、図１０に示すように、断面観察を実施したとき正負極共に第１の径ＤＡが２．８ｍｍ、第２の径ＤＢが３．２ｍｍとなるように、正負極それぞれについて、ピン５４、ピン６４を用いて活物質非被覆部を成型した。
［比較例１］
　ピン５４、６４に替えて直径の大きさが３．０ｍｍである円柱の形状とした。そして、図１２に示すように、断面観察を実施したとき正負極共に第１の径ＤＡが３．０ｍｍ、第２の径ＤＢが同じ３．０ｍｍとなるように、正負極それぞれについて活物質非被覆部を成型した。その他は、実施例１と同様にリチウムイオン電池１を作製した。
［比較例２］
　ピン５４、６４に替えて直径の大きさが２．４ｍｍである円柱の形状とした。そして、図１３に示すように、断面観察を実施したとき正負極共に第１の径ＤＡが２．８ｍｍ、第２の径ＤＢが２．４ｍｍとなるように、正負極それぞれについて、活物質非被覆部を成型した。その他は、実施例１と同様にリチウムイオン電池１を作製した。
［評価］
　平坦面形成後の断面観察において、最内周のセパレータが変形し、最内周負極活物質が露出しているものを不良とした。不良本数を、作成した総数（サンプル数）で割ったときの割合を活物質非被覆部成型不良率と定義した。
　電池缶１１の缶底と負極集電板２５とを溶接する直径２．２ｍｍのクロム銅製溶接棒を正極側から貫通孔２６に挿入した。孔部７３の径が小さすぎるため溶接棒が挿入できなかったもの、若しくは、セパレータ２３が変形し負極活物質被覆部２２Ｂが露出したものを不良とした。不良本数を、作成した総数で割ったときの割合を溶接棒挿入不良率と定義した。
　実施例１、及び、比較例１、２の構成のリチウムイオン電池１を１００本ずつ作製し評価を実施した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１では、活物質非被覆部成型不良率及び溶接棒挿入不良率とも０％となった。これは、ピン５４、６４の先端が貫通孔２６の径よりやや小さいため、ピン５４やピン６４がセパレータ２３を引きずることがなかったからと考えられる。また、溶接棒を挿入する間口（第２の径ＤＢ）が広いため、溶接棒が挿入しやすくなり、且つ、溶接棒が正極活物質非被覆部２１Ｃと接触することがなかったからと考えられる。あるいは、溶接棒がセパレータ２３を変形させなかったと考えられる。
　比較例１では、溶接棒挿入不良率が０％であったが、活物質非被覆部成型不良率が、正負極とも高かった（正極５％、負極８％）。これは、第２の径ＤＢの径の大きさが小さいために、溝形成工程や平坦面形成工程において、内周のセパレータ２３を巻き込んで負極活物質被覆部２２Ｂが露出したと考えられる。
　比較例２では、活物質非被覆部成型不良率が正負極とも０％であったが、溶接棒挿入不良率が４％と高かった。これは、溶接棒の径に対して、孔部７３の第２の間口径の大きさが小さすぎるため、溶接棒を貫通孔２６に挿入できなかったためと考えられる。
　以上から、実施例１に示す構成が、リチウムイオン電池１の好ましい構成と言える。
＜変形例＞
　以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　ピン５４やピン６４の形状は適宜、変更可能である。例えば、中間部５４Ｂ、６４Ｂがないピンの形状でもよい。
　領域ＡＲ１、ＡＲ２の大きさは、１ｍｍ×１ｍｍ以外の大きさでもよい。
　実施例及び比較例では、溝４３の数を８としていたが、これ以外の数であってもよい。電池サイズを２１７００（直径２１ｍｍ，高さ７０ｍｍ）としていたが、１８６５０（直径１８ｍｍ，高さ６５ｍｍ）やこれら以外のサイズであってもよい。
　正極集電板２４と負極集電板２５は、扇形の形状をした扇状部３１，３３を備えていたが、それ以外の形状であってもよい。
　本発明の趣旨を逸脱しない限り、本発明は、リチウムイオン電池以外の他の電池や、円筒形状以外の電池（例えば、ラミネート型電池、角型電池、コイン型電池、ボタン型電池）に適用することも可能である。この場合において、「電極巻回体の端面」の形状は、円筒形状のみならず、矩形、楕円形状や扁平形状なども採り得る。また、本発明は、電池の製造方法としても実現することができる。
＜応用例＞
（１）電池パック
　図１４は、本発明の実施形態又は実施例に係る二次電池を電池パック３００に適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パック３００は、組電池３０１、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。制御部３１０は各デバイスの制御を行い、さらに異常発熱時に充放電制御を行ったり、電池パック３００の残容量の算出や補正を行ったりすることが可能である。電池パック３００の正極端子３２１及び負極端子３２２は、充電器や電子機器に接続され、充放電が行われる。
　組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列及び／又は並列に接続してなる。図１４では、６つの二次電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されている。二次電池３０１ａに対して本発明の二次電池を適用可能である。
　温度検出部３１８は、温度検出素子３０８（例えばサーミスタ）と接続されており、組電池３０１又は電池パック３００の温度を測定して、測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１及びそれを構成する各二次電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
　スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１及び電流測定部３１３から入力された電圧及び電流をもとに、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、二次電池３０１ａが過充電検出電圧（例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖ）以上若しくは過放電検出電圧（２．４Ｖ±０．１Ｖ）以下になったときに、スイッチ部３０４にＯＦＦの制御信号を送ることにより、過充電又は過放電を防止する。
　充電制御スイッチ３０２ａ又は放電制御スイッチ３０３ａがＯＦＦした後は、ダイオード３０２ｂ又はダイオード３０３ｂを介することによってのみ、充電又は放電が可能となる。これらの充放電スイッチは、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを使用することができる。なお、図１０では＋側にスイッチ部３０４を設けているが、－側に設けても良い。
　メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり、制御部３１０で演算された電池特性の値や、満充電容量、残容量などが記憶され、書き換えられる。
（２）電子機器
　上述した本発明の実施形態又は実施例に係る二次電池は、電子機器や電動輸送機器、蓄電装置などの機器に搭載され、電力を供給するために使用することができる。
　電子機器としては、例えばノート型パソコン、スマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ウェアラブル端末、デジタルスチルカメラ、電子書籍、音楽プレイヤー、ゲーム機、補聴器、電動工具、テレビ、照明機器、玩具、医療機器、ロボットが挙げられる。また、後述する電動輸送機器、蓄電装置、電動工具、電動式無人航空機等も、広義では電子機器に含まれ得る。
　電動輸送機器としては電気自動車（ハイブリッド自動車を含む。）、電動バイク、電動アシスト自転車、電動バス、電動カート、無人搬送車（ＡＧＶ）、鉄道車両などが挙げられる。また、電動旅客航空機や輸送用の電動式無人航空機も含まれる。本発明に係る二次電池は、これらの駆動用電源のみならず、補助用電源、エネルギー回生用電源などとしても用いられる。
　蓄電装置としては、商業用又は家庭用の蓄電モジュールや、住宅、ビル、オフィスなどの建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。
（３）電動工具
　図１５を参照して、本発明が適用可能な電動工具として電動ドライバの例について概略的に説明する。電動ドライバ４３１には、シャフト４３４に回転動力を伝達するモータ４３３と、ユーザが操作するトリガースイッチ４３２が設けられている。電動ドライバ４３１の把手の下部筐体内に、電池パック４３０及びモータ制御部４３５が収納されている。電池パック４３０は、電動ドライバ４３１に対して内蔵されているか、又は着脱自在とされている。電池パック４３０を構成する電池に対して、本発明の二次電池を適用可能である。
　電池パック４３０及びモータ制御部４３５のそれぞれには、マイクロコンピュータ（図示せず）が備えられており、電池パック４３０の充放電情報が相互に通信できるようにしてもよい。モータ制御部４３５は、モータ４３３の動作を制御すると共に、過放電などの異常時にモータ４３３への電源供給を遮断することができる。
（４）電動車両用蓄電システム
　本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例として、図１６に、シリーズハイブリッドシステムを採用したハイブリッド車両（ＨＶ）の構成例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンを動力とする発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
　このハイブリッド車両６００には、エンジン６０１、発電機６０２、電力の駆動力変換装置（直流モータ又は交流モータ。以下単に「モータ６０３」という。）、駆動輪６０４ａ、駆動輪６０４ｂ、車輪６０５ａ、車輪６０５ｂ、バッテリ６０８、車両制御装置６０９、各種センサ６１０、充電口６１１が搭載されている。バッテリ６０８としては、本発明の二次電池、又は、本発明の二次電池を複数搭載した蓄電モジュールが適用され得る。
　バッテリ６０８の電力によってモータ６０３が作動し、モータ６０３の回転力が駆動輪６０４ａ、６０４ｂに伝達される。エンジン６０１によって産み出された回転力によって、発電機６０２で生成された電力をバッテリ６０８に蓄積することが可能である。各種センサ６１０は、車両制御装置６０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度を制御したりする。
　図示しない制動機構によりハイブリッド車両６００が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ６０３に回転力として加わり、この回転力によって生成された回生電力がバッテリ６０８に蓄積される。また、バッテリ６０８は、ハイブリッド車両６００の充電口６１１を介して外部の電源に接続されることで充電することが可能である。このようなＨＶ車両を、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ又はＰＨＥＶ）という。
　なお、本発明に係る二次電池を小型化された一次電池に応用して、車輪６０４、６０５に内蔵された空気圧センサシステム（TPMS: Tire Pressure Monitoring system）の電源として用いることも可能である。
　以上では、シリーズハイブリッド車を例として説明したが、エンジンとモータを併用するパラレル方式、又は、シリーズ方式とパラレル方式を組み合わせたハイブリッド車に対しても本発明は適用可能である。さらに、エンジンを用いない駆動モータのみで走行する電気自動車（ＥＶ又はＢＥＶ）や、燃料電池車（ＦＣＶ）に対しても本発明は適用可能である。
１・・・リチウムイオン電池、１２・・・絶縁板、２１・・・正極、２１Ａ・・・正極箔、２１Ｂ・・・正極活物質層、２１Ｃ・・・正極活物質非被覆部、２２・・・負極、２２Ａ・・・負極箔、２２Ｂ・・・負極活物質層、２２Ｃ・・・負極活物質非被覆部、２３・・・セパレータ、２４・・・正極集電板、２５・・・負極集電板、２６・・・貫通孔、４１、４２・・・端面、４３・・・溝、２２１Ａ・・・第１の負極活物質非被覆部、２２１Ｂ・・・第２の負極活物質非被覆部、２２１Ｃ・・・第３の負極活物質非被覆部、ＤＡ・・・第１の径、ＤＢ・・・第２の径、ＤＣ・・・基準線、ＡＲ１，ＡＲ２・・・領域

Claims (7)

  1. 　セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層された電極巻回体と、正極集電板及び負極集電板とが、電池缶に収容された二次電池であって、
    　前記正極は、帯状の正極箔上に、正極活物質層が被覆された正極活物質被覆部と、正極活物質非被覆部とを有し、
    　前記負極は、帯状の負極箔上に、負極活物質層が被覆された負極活物質被覆部と、少なくとも前記負極箔の長手方向に延在する負極活物質非被覆部とを有し、
    　前記正極活物質非被覆部は、前記電極巻回体の端部の一方において、前記正極集電板と接合され、
    　前記負極活物質非被覆部は、前記電極巻回体の端部の他方において、前記負極集電板と接合され、
    　前記電極巻回体は、前記正極活物質非被覆部及び前記負極活物質非被覆部の何れか一方又は両方が、前記巻回された構造の中心軸に向かって曲折し、重なり合うことによって形成された平坦面と、前記平坦面に形成された溝とを有し、
    　前記中心軸を通る平面で切断した断面で断面視した場合に、
    　前記曲折された箇所に形成される孔部は、前記積層方向と略平行である第１の径及び第２の径を有し、
    　前記第１の径は、前記第２の径よりも前記電極巻回体内部側に位置し、
    　前記第１の径から前記第２の径にかけて径が略連続的に大きくなる
    　二次電池。
  2. 　前記断面視において、前記曲折された箇所に対して接合される集電板の底面を結ぶ直線を基準線とした場合に、
    　前記第１の径は、前記基準線から前記電極巻回体の内側に向かう０．５～１.５ｍｍの範囲において最も小さい径の大きさであり、
    　前記第２の径は、前記基準線から前記電極巻回体の内側に向かう０～０．２ｍｍの範囲において最も小さい径の大きさである
    　請求項１に記載の二次電池。
  3. 　前記基準線における前記集電板が有する孔に対応する箇所の大きさが、前記第１の径及び前記第２の径より大きい
    　請求項２に記載の二次電池。
  4. 　前記断面視において、前記集電板の内側周縁部と隣接する領域に位置する活物質非被覆部の密集度が、前記集電板の外側周縁部と隣接する領域に位置する前記活物質非被覆部の密集度より大きい
    　請求項２又は３に記載の二次電池。
  5. 　前記負極は、更に、長手方向の巻回開始側及び巻回終止側のそれぞれの端部に、負極活物質非被覆部を有する
    　請求項１から４までの何れかに記載の二次電池。
  6. 　請求項１から５までの何れかに記載の二次電池を有する電子機器。
  7. 　請求項１から５までの何れかに記載の二次電池を有する電動工具。
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