WO2022168622A1 - 二次電池、電子機器及び電動工具 - Google Patents

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WO2022168622A1
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negative electrode
positive electrode
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electrode active
welded
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PCT/JP2022/002023
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泰明 原
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株式会社村田製作所
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to secondary batteries, electronic devices, and power tools.
  • Lithium-ion batteries which are one type of secondary battery, are being developed for applications that require high output, such as power tools and automobiles.
  • One method of achieving high power is high rate discharge, in which a relatively large current is drawn from the battery. Since high-rate discharge requires a large current, it is desirable to reduce the internal resistance of the battery.
  • Patent Document 1 below describes a secondary battery having a structure in which a notch is provided on the outer periphery of a negative electrode current collector, and the winding end of the negative electrode current collector is aligned with the notch. Have been described.
  • Patent Document 1 If the technology described in Patent Document 1 is applied to a lithium-ion battery with a tabless structure (a structure in which no tabs are provided to lead the output of the battery to the outside), the reaction area of the electrode is reduced, resulting in a decrease in battery performance. There is a risk that In addition, the secondary battery of Patent Document 1 lacks the viewpoint of improving the current collection efficiency based on the relationship between the winding end portion of the current collector and the joint (specifically, the welded portion). rice field.
  • one of the objects of the present invention is to provide a secondary battery with improved current collection efficiency, an electronic device using the secondary battery, and an electric tool.
  • the present invention A secondary battery in which an electrode winding body having a structure in which a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween, and a positive electrode current collector plate and a negative electrode current collector plate are housed in a battery can,
  • the positive electrode has a positive electrode active material coated portion coated with a positive electrode active material layer and a positive electrode active material uncoated portion on a strip-shaped positive electrode foil
  • the negative electrode has a negative electrode active material coated portion coated with a negative electrode active material layer on a strip-shaped negative electrode foil, and a negative electrode active material uncoated portion extending in the longitudinal direction of the negative electrode foil,
  • the positive electrode active material non-coated portion is welded to the positive electrode current collector plate on one end surface of the electrode winding body,
  • the negative electrode active material non-coated portion is welded to the negative electrode current collector plate at the other end of the electrode winding body,
  • Each of the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lithium ion battery according to one embodiment.
  • 2A and 2B are diagrams for explaining a positive electrode according to one embodiment.
  • 3A and 3B are diagrams for explaining a negative electrode according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a positive electrode, a negative electrode, and a separator before winding.
  • FIG. 5A is a plan view of a positive current collector according to one embodiment
  • FIG. 5B is a plan view of a negative current collector according to one embodiment.
  • FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining the configuration of the electrode winding body according to one embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a group of welded portions that a positive current collector plate has.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lithium ion battery according to one embodiment.
  • 2A and 2B are diagrams for explaining a positive electrode according to one embodiment.
  • 3A and 3B are
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining the configuration of the electrode winding body according to one embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a welded portion group of a negative electrode current collector plate.
  • FIG. 10A is a diagram for explaining an example of a winding start end portion and a winding end portion
  • FIG. 10B is a diagram for explaining an example of the positional relationship between the winding end portion and the first welded portion and the second welded portion.
  • FIG. 11A is a diagram for explaining another example of the winding start end portion and the winding end portion
  • FIG. 11B is another example of the positional relationship between the winding end portion and the first and second welded portions. It is a figure for demonstrating an example.
  • FIG. 10A is a diagram for explaining an example of a winding start end portion and a winding end portion
  • FIG. 10B is a diagram for explaining an example of the positional relationship between the winding end portion and the first and second welded portions
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the reason why current collection efficiency deteriorates.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the reason why the current collection efficiency is improved.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the reason why the current collection efficiency is improved.
  • 15A to 15F are diagrams explaining the assembly process of a lithium ion battery according to one embodiment.
  • 16A and 16B are diagrams for explaining a modification.
  • 17A and 17B are diagrams for explaining a modification.
  • FIG. 18 is a connection diagram used for explaining a battery pack as an application example of the present invention.
  • FIG. 19 is a connection diagram used for explaining a power tool as an application example of the present invention.
  • FIG. 20 is a connection diagram used for explaining an electric vehicle as an application example of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a lithium ion battery 1.
  • the lithium ion battery 1 is, for example, a cylindrical lithium ion battery 1 in which an electrode winding body 20 is housed inside a battery can 11 as shown in FIG. In the following description, unless otherwise specified, the horizontal direction toward the paper surface of FIG.
  • the Z-axis direction is the X-axis direction
  • the depth direction is the Y-axis direction
  • the vertical direction 1, and the extending direction of the axis )) indicated by the dashed line in FIG. 1 is appropriately referred to as the Z-axis direction.
  • the lithium ion battery 1 has a roughly cylindrical battery can 11 , and inside the battery can 11 , a pair of insulating plates 12 and 13 and an electrode winding 20 are provided.
  • the lithium ion battery 1 may further include, for example, one or more of a thermal resistance (PTC) element and a reinforcing member inside the battery can 11 .
  • PTC thermal resistance
  • the battery can 11 is mainly a member that houses the electrode winding body 20 .
  • the battery can 11 is, for example, a cylindrical container that is open at one end and closed at the other end. That is, the battery can 11 has one open end surface (open end surface 11N).
  • the battery can 11 contains, for example, one or more of metal materials such as iron, aluminum, and alloys thereof.
  • the surface of the battery can 11 may be plated with, for example, one or more of metal materials such as nickel.
  • the insulating plates 12 and 13 are disk-shaped having surfaces substantially perpendicular to the central axis of the electrode winding body 20 (a direction passing through substantially the center of the end face of the electrode winding body 20 and parallel to the Z axis in FIG. 1). It is a board of Also, the insulating plates 12 and 13 are arranged, for example, so as to sandwich the electrode winding body 20 between them.
  • the battery lid 14 and the safety valve mechanism 30 are crimped to the open end surface 11N of the battery can 11 via a gasket 15 to form a crimp structure 11R (crimp structure).
  • crimp structure 11R crimp structure
  • the battery lid 14 is a member that mainly closes the open end face 11N of the battery can 11 in a state where the electrode wound body 20 and the like are housed inside the battery can 11 .
  • the battery lid 14 contains, for example, the same material as the battery can 11 forming material.
  • a central region of the battery lid 14 protrudes, for example, in the +Z direction.
  • the area (peripheral area) of the battery lid 14 other than the central area is in contact with the safety valve mechanism 30, for example.
  • Gasket 15 is a member that is mainly interposed between battery can 11 (bent portion 11P) and battery lid 14 to seal the gap between bent portion 11P and battery lid 14 .
  • the surface of the gasket 15 may be coated with, for example, asphalt.
  • the gasket 15 contains, for example, one or more of insulating materials.
  • the type of insulating material is not particularly limited, but polymer materials such as polybutylene terephthalate (PBT) and polypropylene (PP) can be used. Among them, the insulating material is preferably polybutylene terephthalate. This is because the gap between the bent portion 11P and the battery lid 14 can be sufficiently sealed while the battery can 11 and the battery lid 14 are electrically separated from each other.
  • the safety valve mechanism 30 mainly releases the internal pressure by releasing the sealed state of the battery can 11 as necessary when the internal pressure (internal pressure) of the battery can 11 increases.
  • the cause of the rise in the internal pressure of the battery can 11 is, for example, the gas generated due to the decomposition reaction of the electrolytic solution during charging and discharging.
  • a strip-shaped positive electrode 21 and a strip-shaped negative electrode 22 are laminated with a separator 23 interposed therebetween, and are spirally wound and impregnated with an electrolytic solution. It's settled.
  • the positive electrode 21 is formed by forming a positive electrode active material layer 21B on one side or both sides of a positive electrode foil 21A, and the material of the positive electrode foil 21A is, for example, a metal foil made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the negative electrode 22 is formed by forming a negative electrode active material layer 22B on one side or both sides of a negative electrode foil 22A, and the material of the negative electrode foil 22A is, for example, metal foil made of nickel, nickel alloy, copper, or copper alloy.
  • the separator 23 is a porous and insulating film that electrically insulates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 while enabling movement of substances such as ions and electrolytic solution.
  • FIG. 2A is a front view of the positive electrode 21 before winding
  • FIG. 2B is a side view of the positive electrode 21 in FIG. 2A
  • the positive electrode 21 has a portion (dotted portion) covered with the positive electrode active material layer 21B on one main surface and the other main surface of the positive electrode foil 21A, and the portion not covered with the positive electrode active material layer 21B. It has a positive electrode active material uncovered portion 21C.
  • the portion covered with the positive electrode active material layer 21B is appropriately referred to as the positive electrode active material covered portion 21B.
  • the positive electrode foil 21A may have a configuration in which the positive electrode active material covering portion 21B is provided on one main surface.
  • an insulating layer 101 (part shown in gray in FIGS. 2A and 2B) is provided between the positive electrode active material covered portion 21B and the positive electrode active material uncovered portion 21C.
  • FIG. 3A is a front view of the negative electrode 22 before winding
  • FIG. 3B is a side view of the negative electrode 22 in FIG. 3A.
  • the negative electrode 22 has a portion (dotted portion) covered with the negative electrode active material layer 22B on one main surface and the other main surface of the negative electrode foil 22A, and the portion not covered with the negative electrode active material layer 22B. It has a certain negative electrode active material uncoated portion 22C.
  • the portion covered with the negative electrode active material layer 22B is appropriately referred to as the negative electrode active material covered portion 22B.
  • the negative electrode foil 22A may have a configuration in which the negative electrode active material covering portion 22B is provided on one main surface of the negative electrode foil 22A.
  • the negative electrode active material uncoated portion 22C includes, for example, a first negative electrode active material uncoated portion 221A extending in the longitudinal direction of the negative electrode 22 (X-axis direction in FIG. A second negative electrode active material non-coated portion 221B extending in the lateral direction of the negative electrode 22 (the Y-axis direction in FIG. 3; also referred to as the width direction as appropriate) on the winding start side of the negative electrode 22, and the winding of the negative electrode 22 It has a third negative electrode active material uncovered portion 221C extending in the lateral direction of the negative electrode 22 (the Y-axis direction in FIG. 3) on the rotation termination side.
  • a first negative electrode active material uncoated portion 221A extending in the longitudinal direction of the negative electrode 22 (X-axis direction in FIG.
  • a second negative electrode active material non-coated portion 221B extending in the lateral direction of the negative electrode 22 (the Y-axis direction in FIG. 3; also referred to as the width direction as appropriate)
  • the electrode winding body 20 is configured such that the positive electrode active material uncoated portion 21C and the first negative electrode active material uncoated portion 221A face opposite directions to each other, and the separator 23 are stacked and wound.
  • a through hole 26 is provided in the center of the electrode winding body 20 .
  • the through-hole 26 is a hole formed substantially at the center of the laminate in which the positive electrode 21 , the negative electrode 22 and the separator 23 are laminated.
  • the through-hole 26 is used as a hole for inserting a rod-shaped welding tool (hereinafter referred to as a welding rod as appropriate) or the like in the process of assembling the lithium ion battery 1 .
  • FIG. 4 shows an example of the structure before winding in which the positive electrode 21, the negative electrode 22 and the separator 23 are laminated.
  • the positive electrode 21 has an insulating layer 101 (the gray area in FIG. 4) that covers the boundary between the positive electrode active material covered portion 21B (the portion sparsely dotted in FIG. 4) and the positive electrode active material non-coated portion 21C. have more.
  • the length of the insulating layer 101 in the width direction is, for example, about 3 mm.
  • An insulating layer 101 covers the entire region of the positive electrode active material non-coated portion 21C facing the negative electrode active material coated portion 22B with the separator 23 interposed therebetween.
  • the insulating layer 101 has the effect of reliably preventing an internal short circuit of the lithium ion battery 1 when foreign matter enters between the negative electrode active material covered portion 22B and the positive electrode active material uncovered portion 21C. Moreover, the insulating layer 101 absorbs the impact when the lithium ion battery 1 is impacted, and has the effect of reliably preventing the positive electrode active material uncoated portion 21C from bending and short-circuiting with the negative electrode 22 .
  • the length in the width direction of the positive electrode active material uncoated portion 21C is D5, and the length in the width direction of the first negative electrode active material uncoated portion 221A is D6.
  • the positive electrode foil 21A and the positive electrode active material uncoated portion 21C are made of, for example, aluminum, and the negative electrode foil 22A and the negative electrode active material uncoated portion 22C are made of, for example, copper.
  • the positive electrode active material uncoated portion 21C is generally softer (lower Young's modulus) than the negative electrode active material uncoated portion 22C.
  • the height of the bent portion measured from the tip of the separator 23 is about the same for the positive electrode 21 and the negative electrode 22 .
  • the positive electrode active material uncoated portion 21C is bent and overlaps appropriately, the positive electrode active material uncoated portion 21C and the positive electrode current collector plate 24 are laser-welded in the manufacturing process of the lithium ion battery 1 (details will be described later). can be easily joined.
  • the negative electrode active material uncoated portion 22C is bent and overlaps appropriately, in the manufacturing process of the lithium ion battery 1, the negative electrode active material uncoated portion 22C and the negative electrode current collector plate 25 can be easily joined by laser welding. be able to.
  • the positive electrode collector plate 24 is arranged on one end surface 41 of the electrode wound body 20
  • the negative electrode collector plate is arranged on the other end surface 42 of the electrode wound body 20 .
  • a collector plate 25 is arranged.
  • the positive electrode current collector plate 24 and the positive electrode active material uncoated portion 21C present on the end face 41 are welded at multiple points, and the negative electrode current collector plate 25 and the negative electrode active material uncoated portion 22C present on the end face 42 (specifically, Specifically, the internal resistance of the lithium ion battery 1 is suppressed to a low level by welding to the first negative electrode active material non-coated portion 221A) at multiple points, enabling high rate discharge.
  • FIGS. 5A and 5B An example of a current collector plate is shown in FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 5A shows the positive collector plate 24
  • FIG. 5B shows the negative collector plate 25 .
  • the positive collector plate 24 and the negative collector plate 25 are accommodated in the battery can 11 (see FIG. 1).
  • the material of the positive electrode current collector plate 24 is, for example, a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy alone or a composite material
  • the material of the negative electrode current collector plate 25 is, for example, nickel, a nickel alloy, copper, or a copper alloy alone. Or a metal plate made of composite material. As shown in FIG.
  • the shape of the positive electrode current collector plate 24 is a flat fan-shaped fan-shaped portion 31 (an example of the positive electrode-side fan-shaped portion) and a rectangular belt-shaped portion 32 (an example of the positive electrode-side belt-shaped portion) attached to the upper portion. It has a shape.
  • a hole 35 is formed near the center of the fan-shaped portion 31 , and the position of the hole 35 corresponds to the through hole 26 .
  • the portion indicated by dots in FIG. 5A is an insulating portion 32A in which an insulating tape is attached to the belt-like portion 32 or an insulating material is applied. This is the connecting portion 32B.
  • the strip-shaped portion 32 is less likely to come into contact with the portion of the negative electrode potential. good.
  • the charge/discharge capacity can be increased by increasing the width between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 by an amount corresponding to the thickness of the insulating portion 32A.
  • the shape of the negative electrode current collector plate 25 is almost the same as that of the positive electrode current collector plate 24, but the shape of the strip portion is different.
  • the strip portion 34 (an example of the strip portion on the negative electrode side) of the negative electrode current collector plate in FIG. 5B is shorter than the strip portion 32 of the positive electrode current collector plate 24, and there is no portion corresponding to the insulating portion 32A.
  • the band-shaped portion 34 is provided with a plurality of circular protrusions (projections) 37 indicated by circles. During resistance welding, the current concentrates on the protrusion 37 , melting the protrusion 37 and welding the belt-like portion 34 to the bottom of the battery can 11 .
  • the negative electrode current collector plate 25 has a hole 36 near the center of the fan-shaped portion 33 (an example of the negative electrode side fan-shaped portion), and the position of the hole 36 corresponds to the through hole 26 . is. Since the fan-shaped portion 31 of the positive electrode current collector plate 24 and the fan-shaped portion 33 of the negative electrode current collector plate 25 are fan-shaped, they partially cover the end surfaces 41 and 42 . By not covering the entire lithium ion battery 1, the electrolytic solution can be smoothly penetrated into the electrode winding body 20 when assembling the lithium ion battery 1, and the lithium ion battery 1 is in an abnormally high temperature state or an overcharged state. It is possible to make it easier to release the gas that is sometimes generated to the outside of the lithium ion battery 1 .
  • the positive electrode active material layer 21B contains at least a positive electrode material (positive electrode active material) capable of intercalating and deintercalating lithium, and may further contain a positive electrode binder, a positive electrode conductor, and the like.
  • the positive electrode material is preferably a lithium-containing composite oxide or a lithium-containing phosphate compound.
  • the lithium-containing composite oxide has, for example, a layered rock salt type or spinel type crystal structure.
  • a lithium-containing phosphate compound has, for example, an olivine-type crystal structure.
  • 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 positive electrode conductor is a carbon material such as graphite, carbon black, acetylene black, or ketjen black.
  • the positive electrode conductor may be a metal material or a conductive polymer.
  • the surface of the negative electrode foil 22A that constitutes the negative electrode 22 is preferably roughened in order to improve adhesion with the negative electrode active material layer 22B.
  • the negative electrode active material layer 22B contains at least a negative electrode material (negative electrode active material) capable of intercalating and deintercalating lithium, and may further contain a negative electrode binder, a negative electrode electrical conductor, and the like.
  • 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.
  • the negative electrode material includes, for example, a metal-based material.
  • metallic materials include Li (lithium), Si (silicon), Sn (tin), Al (aluminum), Zr (zinc), and Ti (titanium).
  • Metallic elements form compounds, mixtures, or alloys with other elements, examples of which include silicon oxide (SiO x (0 ⁇ x ⁇ 2)), silicon carbide (SiC), or an alloy of carbon and silicon , lithium titanate (LTO).
  • the separator 23 is a porous film containing resin, and may be a laminated film of two or more kinds of porous films. Resins include polypropylene and polyethylene. The separator 23 may contain a resin layer on one side or both sides of a porous membrane as a base layer. This is because the adhesion of the separator 23 to each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is improved, so that distortion of the wound electrode body 20 is suppressed.
  • the resin layer contains resin such as PVdF.
  • resin such as PVdF.
  • a solution in which a resin is dissolved in an organic solvent is applied to the substrate layer, and then the substrate layer is dried.
  • the base layer may be dried after the base layer is immersed in the solution.
  • the resin layer preferably contains inorganic particles or organic particles from the viewpoint of improving heat resistance and battery safety. Types of inorganic particles include aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, boehmite, talc, silica, mica, and the like.
  • a surface layer containing inorganic particles as a main component and formed by a sputtering method, an ALD (atomic layer deposition) method, or the like may be used instead of the resin layer.
  • the electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt, and may further contain additives and the like as necessary.
  • the solvent is a non-aqueous solvent such as an organic solvent, or water.
  • An electrolytic solution containing a non-aqueous solvent is called a non-aqueous electrolytic solution.
  • Non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, lactones, chain carboxylates, nitriles (mononitriles), and the like.
  • 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.
  • the positive electrode active material uncoated portion 21C is exposed on the end surface 41 of the electrode winding body 20 having a substantially cylindrical shape, and the first negative electrode active material uncoated portion 221A is exposed on the end surface 42.
  • the side where the positive electrode active material uncoated portion 21 ⁇ /b>C is exposed on the end surface 41 is appropriately referred to as the positive electrode side of the electrode wound body 20 .
  • the side where the first negative electrode active material uncoated portion 221A is exposed on the end surface 42 is referred to as the negative electrode side of the electrode wound body 20 .
  • FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of the electrode winding body 20 on the positive electrode side. As shown in FIG. 6, the positive electrode active material non-coated portion 21C is folded and overlapped to form a substantially flat flat surface 71 (an example of a flat surface on the positive electrode side).
  • the positive collector plate 24 is joined to the flat surface 71 by laser welding or the like.
  • the other main surface 24A is irradiated with the laser beam Lbm, thereby causing the flat surface 71 and the positive electrode to The collector plate 24 is welded.
  • FIG. 7 is a diagram showing the positive current collector plate 24 after laser welding.
  • the fan-shaped portion 31 of the positive electrode current collecting plate 24 is irradiated with the laser beam Lbm.
  • Laser welding is performed, for example, by continuous irradiation in which the irradiation position is changed from the vicinity of the periphery of the hole 35 toward the outside while the output of the laser beam Lbm is kept constant.
  • a welded portion group 81 including a plurality of welded portions is formed.
  • the welded portion means a portion where the flat surface 71 and the positive current collector plate 24 are welded, and is schematically indicated by ⁇ in FIGS. 7 and 9 and the like.
  • the positive electrode current collector plate 24 has welded portion groups 81 formed radially. Radially means a form extending in all directions from a starting point (in this example, the center of the hole 35), which is indicated by lines passing through the centers of the holes 35 and 36 in FIGS.
  • the positive current collector plate 24 has six welded portion groups 81 as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of the electrode winding body 20 on the negative electrode side. As shown in FIG. 8, the first negative electrode active material non-coated portion 221A is folded and overlapped to form a substantially flat flat surface 72 (an example of a flat surface on the negative electrode side).
  • the negative current collecting plate 25 is joined to the flat surface 72 by laser welding or the like.
  • the other main surface 25A is irradiated with the laser light Lbm so that the flat surface 72 and the negative electrode
  • the collector plate 25 is welded.
  • FIG. 9 is a diagram showing the negative electrode current collector plate 25 after laser welding.
  • the fan-shaped portion 33 of the negative electrode current collecting plate 25 is irradiated with the laser light Lbm.
  • Laser welding is performed, for example, by continuous irradiation in which the irradiation position is changed from the vicinity of the periphery of the hole 36 toward the outside while the output of the laser beam Lbm is kept constant.
  • a welded portion group 82 including a plurality of welded portions is formed.
  • the negative electrode current collector plate 25 according to this embodiment has welded portion groups 82 formed radially.
  • the negative electrode current collector plate 25 has six welded portion groups 82 as shown in FIG.
  • the “flat surface” in this specification means not only a completely flat surface, but also the positive electrode active material uncoated portion 21C and the positive electrode current collector plate 24, and the first negative electrode active material uncoated portion 221A and the negative electrode. It is meant to include a surface having some unevenness or surface roughness to the extent that it can be bonded to the current collector plate 25 .
  • the structure of the lithium ion battery 1 according to this embodiment is a structure in which the strip-shaped positive electrode 21 and the strip-shaped negative electrode 22 are spirally wound. Therefore, in order to evenly distribute the welds, the welds must be randomly arranged. Random arrangement of the welds greatly increases the welding time, degrades productivity, etc., and leads to an increase in cost.
  • the positive electrode current collector plate 24 is provided with a band-shaped portion 32 that conducts to the sealing member, and has a shape that limits the weldable region.
  • the negative electrode current collecting plate 25 also has a band-shaped portion 34 electrically connected to the bottom of the battery can 11, and has a shape with a limited weldable region like the positive electrode 21. It is necessary to consider this point as well.
  • FIG. 10A is a view of the positive electrode active material uncovered portion 21C exposed on the end face 41 as viewed from the -Z direction.
  • FIG. 10B is a view showing the positive current collector plate 24 laser-welded to the positive electrode active material non-coated portion 21C shown in FIG. 10A superimposed thereon.
  • the wound positive electrode 21 has a winding start end S1 and a winding end F1.
  • 11A and 11B also differ from FIGS. 10A and 10B only in the positions of the winding start end S1 and the winding end F1, and the contents of the drawings are the same.
  • the welded portion closest to the winding end portion F1 is the first weld.
  • the welded portion 81A is arbitrarily referred to as the portion 81A
  • the welded portion closest to the winding end portion F1 next to the welded portion 81A is arbitrarily referred to as the second welded portion 81B.
  • 10A and 10B are examples in which the first welded portion 81A is far from the winding end portion F1.
  • the distance from the winding end portion F1 to the first welded portion 81A (hereinafter, this distance is arbitrarily referred to as LC1 (in units of mm)) is the distance from the first welded portion 81A to the second welded portion. This is an example larger than the distance to the portion 81B (hereinafter, this distance will be referred to as LC2 (unit: mm) as appropriate).
  • FIGS. 11A and 11B show an example where the first welded portion 81A is close to the winding end portion F1, specifically, an example where LC1 ⁇ LC2.
  • FIG. 12 is a virtual unfolded view of the positive electrode 21 after laser welding, and is a view corresponding to FIGS. 10A and 10B.
  • FIG. 13 is a virtually developed view of the positive electrode 21 after laser welding, and is a view corresponding to FIGS. 11A and 11B.
  • the first welded portion 81A is far from the winding end portion F1
  • the distance (indicated by the arrow) from which the electrons EL are taken out increases, and the current collection efficiency decreases.
  • the first welded portion 81A can be provided at a position close to the winding end portion F1, as schematically shown in FIG. becomes closer, the distance from which the electrons EL are taken out (the distance indicated by the arrow) becomes smaller, and the current collection efficiency improves.
  • first welded portion 81A and the second welded portion 81B are formed on the flat surface 71 as described above.
  • the state before the flat surface 71 is formed is used for easy understanding.
  • the welded portion closest to the winding end portion F1 when viewed along the direction opposite to the winding direction corresponds to the first welded portion 81A.
  • the welded portion next to 81A and closest to the winding end portion F1 corresponds to the second welded portion 81B.
  • the winding start end of the negative electrode 22 is S2, and the winding end of the negative electrode 22 is F2.
  • the weld closest to the winding end F2 when viewed in the direction opposite to the winding direction with the winding end F2 as a starting point is appropriately referred to as a third weld 82A, and is the next welded portion 82A.
  • a welded portion near the winding end portion F2 is appropriately referred to as a fourth welded portion 82B.
  • the current collection efficiency of the lithium ion battery 1 can be improved by locating the position of the third welded portion 82A from the winding end portion F2 as close as possible within the weldable range.
  • LA1 unit: mm
  • LA2 unit: mm
  • the lithium ion battery 1 is a secondary battery that satisfies the following formulas (1) and (2). 0 ⁇ LC1 ⁇ LC2 (1) 0 ⁇ LA1 ⁇ LA2 (2)
  • the upper limit values of LC1 and LA1 are preferably 0.38D, and the upper limit values of LC2 and LA2 are preferably 0.75D.
  • the diameter of the lithium ion battery 1 is, for example, the size of the diameter of the bottom surface of the battery can 11 (the surface of the negative electrode terminal).
  • the length of 0.38D corresponds to approximately 1 ⁇ 8 of the length of the circumferential surface of the electrode winding body 20 .
  • the length of 0.75D corresponds to about 1/4 of the length of the circumferential surface of the electrode winding body 20 .
  • the current collection efficiency is relatively high, so the lithium ion battery 1 with low resistance can be realized.
  • the positive electrode active material is applied to the surface of the strip-shaped positive electrode foil 21A to form the positive electrode active material coating portion 21B, and the negative electrode active material is coated onto the surface of the strip-shaped negative electrode foil 22A, which is used as the negative electrode active material.
  • the material covering portion 22B is used.
  • a positive electrode active material non-coated portion 21C not coated with a positive electrode active material is provided on one end side in the width direction of the positive electrode foil 21A, and a negative electrode active material non-coated portion 21C not coated with a negative electrode active material is provided on the negative electrode foil 22A.
  • Covered portions 22C (first negative electrode active material uncovered portion 221A, second negative electrode active material uncovered portion 221B, and third negative electrode active material uncovered portion 221C) were provided.
  • processes such as drying were performed on the positive electrode 21 and the negative electrode 22 .
  • the positive electrode active material uncoated portion 21C and the negative electrode active material uncoated portion 22C are stacked in opposite directions with the separator 23 interposed therebetween, and spirally wound so as to form a through hole 26 on the central axis.
  • An electrode winding body 20 such as 15A was produced.
  • grooves 43 were formed (fabricated) as shown in FIG. 15B using a groove forming jig (not shown) having flat plates or the like on the end faces. Specifically, a groove 43 was formed in a part of the end face 41 and a part of the end face 42 by pressing a plate or the like of a groove forming jig vertically against the end faces 41 and 42 . By this method, grooves 43 radially extending from the through-holes 26 were produced. The groove 43 extends, for example, from the outer edges 27 , 28 of the end faces 41 , 42 respectively to the through hole 26 . Note that the number and arrangement of the grooves 43 shown in FIG. 15B are merely examples, and are not limited to the illustrated example.
  • flat surfaces 71 and 72 were formed as shown in FIG. 15C (flat surface forming step). Specifically, the flat end surfaces of the flat surface forming jig were simultaneously pressed against the end surfaces 41 and 42 with the same pressure from both pole sides, and a load was applied in a substantially vertical direction. As a result, the positive electrode active material uncoated portion 21C and the negative electrode active material uncoated portion 22C (more specifically, the first negative electrode active material uncoated portion 221A) overlap toward the central axis. , the end surfaces 41 and 42 are made to be flat surfaces 71 and 72 . The flat surfaces 71 and 72 each have grooves 43 formed in the groove forming process. Then, the fan-shaped portion 31 of the positive electrode current collector plate 24 is laser-welded to the flat surface 71 , and the fan-shaped portion 33 of the negative electrode current collector plate 25 is laser-welded to the flat surface 72 to join them.
  • the strip-shaped portion 32 of the positive electrode current collector plate 24 and the strip-shaped portion 34 of the negative electrode current collector plate 25 are bent, and the insulating plate 12 is attached to the positive electrode current collector plate 24 and the insulating plate is attached to the negative electrode current collector plate 25 .
  • 13 was attached, and the electrode winding body 20 assembled as described above was inserted into the battery can 11 shown in FIG. 15E.
  • the negative electrode current collector plate 25 was welded to the bottom of the battery can 11 by pressing a welding rod (not shown). After the electrolytic solution was injected into the battery can 11, it was sealed with a gasket 15 and a battery lid 14 as shown in FIG. 15F. Lithium ion battery 1 was produced as described above.
  • the insulating plate 12 and the insulating plate 13 may be insulating tapes.
  • the joining method may be a method other than laser welding.
  • the groove 43 remains in the flat surface even after the positive electrode active material uncoated portion 21C and the first negative electrode active material uncoated portion 221A are bent, and the portion without the groove 43 is the positive electrode current collector plate 24 or The groove 43 may be joined to a part of the positive electrode current collector plate 24 or the negative electrode current collector plate 25 although it is joined to the negative electrode current collector plate 25 .
  • the current collection efficiency can be improved by providing the welded portions near the winding end portion F1 of the positive electrode 21 and the winding end portion F1 of the negative electrode 22, respectively. Therefore, it is possible to provide a lithium ion battery having a small internal resistance and excellent high output characteristics.
  • the electrode winding The negative electrode active material may peel off from the negative electrode active material coating portion 22B on the winding start side of the body 20 (the longitudinal end side of the negative electrode on the innermost circumference of the electrode wound body 20). This peeling is considered to be caused by the stress generated when the flat plate is pressed against the end surface 42 .
  • the peeled negative electrode active material may enter the electrode roll 20 and cause an internal short circuit in the lithium ion battery 1 .
  • the second negative electrode active material non-coated portion 221B is provided, it is possible to prevent the negative electrode active material from peeling off and the occurrence of an internal short circuit.
  • the negative electrode 22 can have a region of the negative electrode active material uncoated portion 22C on the principal surface of the side not facing the positive electrode active material coated portion 21B. This is because even if the negative electrode active material coating portion 22B is provided on the main surface that does not face the positive electrode active material coating portion 21B, it is considered that the contribution to charging and discharging is low. It is preferable that the area of the negative electrode active material non-coated portion 22C is 3/4 or more and 5/4 or less of the electrode wound body 20 . At this time, since the negative electrode active material coating portion 22B that contributes little to charging and discharging is not provided, the initial capacity can be increased with respect to the same volume of the electrode wound body 20 .
  • the electrode wound body 20 is wound so that the positive electrode active material uncoated portion 21C and the first negative electrode active material uncoated portion 221A face opposite directions. , the positive electrode active material uncoated portions 21C gather, and the end face 42 of the electrode winding body 20 gathers the first negative electrode active material uncoated portions 221A.
  • the positive electrode active material non-coated portion 21C and the first negative electrode active material non-coated portion 221A are bent so that the end surfaces 41 and 42 are flat surfaces 71 and 72, respectively.
  • the bending direction is the direction from the outer edge portions 27, 28 of the end faces 41, 42 toward the central axis, and adjacent active material uncoated portions overlap each other in the wound state.
  • the end surface 41 becomes the flat surface 71, the contact between the positive electrode active material non-coated portion 21C and the positive electrode current collector plate 24 is improved. Since the end surface 42 becomes the flat surface 72, the contact between the first negative electrode active material non-coated portion 221A and the negative electrode current collector plate 25 is improved. In addition, since the end surfaces 41 and 42 are flat surfaces 71 and 72, the resistance of the lithium ion battery 1 can be reduced.
  • the end surfaces 41 and 42 can be made flatter.
  • Either one of the positive electrode active material uncoated portion 21C and the first negative electrode active material uncoated portion 221A may be bent, but both are preferably bent.
  • the battery size was 186500 (diameter 18 mm, height 65 mm) and the shape was cylindrical.
  • the material of the positive current collector plate 24 was an Al alloy, and the material of the negative current collector plate 25 was a Cu alloy.
  • the separator 23 was stacked so as to cover the entire range of the positive electrode active material covering portion 21B and the negative electrode active material covering portion 22B. Also, the number of the grooves 43 was set to 8, and they were arranged so as to have substantially equal angular intervals.
  • Example 1 A lithium ion battery 1 was produced by the steps described above. At this time, the first welded portion 81A and the second welded portion 81B are provided so as to satisfy 0 ⁇ LC1 ⁇ LC2, and the third welded portion 82A and the fourth welded portion are provided so as to satisfy 0 ⁇ LA1 ⁇ LA2. A portion 82B is provided.
  • the first welded portion 81A and the second welded portion 81B are provided so that the relationship between LC1 and LC2 is LC2 ⁇ LC1, and the third welded portion 82A is provided so that the relationship between LA1 and LA2 is LA2 ⁇ LA1. and a fourth welded portion 82B. Otherwise, a lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, the first welded portion 81A and the second welded portion 81B are provided so as to satisfy 0 ⁇ LC1 ⁇ LC2, and in other words, LA2 ⁇ LA1 so as not to satisfy 0 ⁇ LA1 ⁇ LA2. A third welded portion 82A and a fourth welded portion 82B are provided so that Otherwise, a lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the first welded portion 81A and the second welded portion 81B are provided such that 0 ⁇ LC1 ⁇ LC2 is not satisfied, in other words, LC2 ⁇ LC1, and 0 ⁇ LA1 ⁇ LA2 is satisfied.
  • a third welded portion 82A and a fourth welded portion 82B are provided as follows. Otherwise, a lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1.
  • AC resistance ACR (m ⁇ ), DC resistance DCR (m ⁇ ), and load discharge rate (%) were measured for the batteries of Example 1 and Comparative Examples 1-3.
  • AC resistance ACR the resistance value (m ⁇ ) at AC 1 kHz was measured.
  • the DC resistance DCR (m ⁇ ) was obtained by calculating the slope of the voltage when the discharge current was increased from 0 (A) to 100 (A) in 5 seconds.
  • the load discharge rate (%) after charging at a constant current of 2 (A) for 3.5 (h), the current value is 40 (A), the cutoff voltage is 2.0 (V), and the ambient temperature is 23 ° C. It was obtained by dividing the discharge capacity (mAh) until the surface temperature of the battery reached 75° C. by the charge capacity (mAh). In each measurement, the average value was calculated from the measured values of 10 lithium ion batteries. Table 1 shows the results.
  • the AC resistance ACR was 4 m ⁇ in both Example 1 and Comparative Examples 1-3.
  • the DC resistance DCR is 10.5 (m ⁇ ) in the case of Example 1, 11.3 (m ⁇ ) in the case of Comparative Example 1, and 10.9 (m ⁇ ) in the case of Comparative Example 2. It was 11.1 (m ⁇ ) in the case of Comparative Example 3, and Example 1 was the smallest.
  • the load discharge rate was 80 (%) in Example 1, 76 (%) in Comparative Example 1, 78 (%) in Comparative Example 2, and 78 (%) in Comparative Example 3. was 77 (%), and Example 1 was the largest. From the results of Table 1, Example 1, which satisfies the above-described formulas (1) and (2), has improved current collection efficiency, lower internal resistance, and excellent high output characteristics (high rate characteristics). It turned out to be possible.
  • the shapes of the positive electrode current collector plate 24 and the negative electrode current collector plate 25 can be changed as appropriate, and the numbers of the welded portion groups 81 and 82 may also be changed according to their shapes.
  • the positive current collector 24 may be a positive current collector 51 .
  • the positive electrode current collector plate 51 has a substantially circular base portion 51A having a hole 51B in the center and a strip portion 51C extending outward from a portion of the outer edge of the base portion 51A.
  • eight welded portion groups 81 are radially formed. Further, for example, as shown in FIG.
  • the positive current collecting plate 24 may be a positive current collecting plate 52 .
  • the positive electrode current collector plate 52 has a substantially circular base portion 52A having a hole 52B in the center and a strip portion 52C extending outward from a part of the outer edge of the base portion 52A. Inward notches 52D and 52E are formed between the base portion 52A and the belt-like portion 52C (at two locations).
  • the shape of the positive electrode current collector plate is the shape of the positive electrode current collector plate 52, for example, as shown in FIG. 17B, six welded portion groups 81 are radially formed.
  • the above modified examples can also be applied to the negative electrode current collector plate 25 .
  • Laser welding may be performed by intermittently irradiating laser light.
  • the shape of the welded portion group, the number of welded portions constituting the welded portion group, and the like can be changed as appropriate.
  • the configuration in which the second negative electrode active material uncovered portion 221B and the third negative electrode active material uncovered portion 221C are provided is preferable, but the present invention is also applicable to a lithium ion battery without these. be able to.
  • the number of the grooves 43 is eight in the above-described embodiment and comparative example, the number may be other than this.
  • a configuration in which grooves 43 are provided is preferable, but the present invention is also applicable to batteries without grooves 43 .
  • the battery size may be a size other than 21700 (diameter 21 mm, height 70 mm) and 18650 (diameter 18 mm, height 65 mm).
  • the shape of the fan-shaped portions 31 and 33 according to the embodiment described above may be a shape other than the fan-shaped shape.
  • the present invention can be applied to batteries other than lithium ion batteries and batteries other than cylindrical batteries (for example, laminate type batteries, square batteries, coin type batteries, button type batteries). is also possible.
  • the shape of the "end surface of the wound electrode" may be not only cylindrical but also rectangular, elliptical, or flat.
  • the present invention can also be implemented as a method for manufacturing a battery.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a circuit configuration example when the secondary battery according to the embodiment or example of the present invention is applied to the battery pack 300.
  • the battery pack 300 includes an assembled battery 301 , a switch section 304 including a charge control switch 302 a and a discharge control switch 303 a , a current detection resistor 307 , a temperature detection element 308 and a control section 310 .
  • the control unit 310 can control each device, control charging/discharging when abnormal heat is generated, and calculate and correct the remaining capacity of the battery pack 300 .
  • a positive terminal 321 and a negative terminal 322 of the battery pack 300 are connected to a charger or an electronic device, and charging and discharging are performed.
  • the assembled battery 301 is formed by connecting a plurality of secondary batteries 301a in series and/or in parallel.
  • FIG. 18 shows an example in which six secondary batteries 301a are connected in two parallel three series (2P3S).
  • the secondary battery of the present invention can be applied to the secondary battery 301a.
  • the temperature detection unit 318 is connected to a temperature detection element 308 (eg, a thermistor), measures the temperature of the assembled battery 301 or the battery pack 300, and supplies the measured temperature to the control unit 310.
  • the voltage detection unit 311 measures the voltage of the assembled battery 301 and the secondary batteries 301 a that constitute it, A/D-converts the measured voltage, and supplies it to the control unit 310 .
  • a current measurement unit 313 measures current using a current detection resistor 307 and supplies the measured current to the control unit 310 .
  • 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 .
  • the charge control switch 302a or the discharge control switch 303a After the charge control switch 302a or the discharge control switch 303a is turned off, charging or discharging is possible only through the diode 302b or the diode 303b.
  • Semiconductor switches such as MOSFETs can be used for these charge/discharge switches.
  • the switch unit 304 is provided on the + side in FIG. 18, but may be provided on the - side.
  • the memory 317 consists of RAM and ROM, and stores and rewrites the values of the battery characteristics calculated by the control unit 310, the full charge capacity, the remaining capacity, and the like.
  • the secondary battery according to the embodiment or example of the present invention described above can be mounted on devices such as electronic devices, electric transportation devices, and power storage devices, and used to supply electric power.
  • Examples of electronic devices include notebook computers, smartphones, tablet terminals, PDAs (personal digital assistants), mobile phones, wearable terminals, digital still cameras, e-books, music players, game machines, hearing aids, power tools, televisions, and lighting equipment. , toys, medical devices, and robots. In a broad sense, electronic devices also include electric transportation equipment, power storage devices, power tools, and electric unmanned aerial vehicles, which will be described later.
  • Electric transportation equipment includes electric vehicles (including hybrid vehicles), electric motorcycles, electrically assisted bicycles, electric buses, electric carts, automated guided vehicles (AGV), and railway vehicles. It also includes electric passenger aircraft and electric unmanned aerial vehicles for transportation.
  • the secondary battery according to the present invention can be used not only as a driving power source, but also as an auxiliary power source, an energy regeneration power source, and the like.
  • power storage devices include power storage modules for commercial or domestic use, power storage power sources for buildings such as houses, buildings, and offices, or for power generation equipment.
  • the electric driver 431 is provided with a motor 433 that transmits rotational power to a shaft 434 and a trigger switch 432 that is operated by a user.
  • a battery pack 430 and a motor control unit 435 are accommodated in a lower housing of the handle of the electric driver 431 .
  • the battery pack 430 is built into the electric driver 431 or is detachable therefrom.
  • the secondary battery of the present invention can be applied to the batteries forming battery pack 430 .
  • Each of the battery pack 430 and the motor control unit 435 may be provided with a microcomputer (not shown) so that charge/discharge information of the battery pack 430 can be communicated with each other.
  • the motor control unit 435 can control the operation of the motor 433 and cut off the power supply to the motor 433 in the event of an abnormality such as overdischarge.
  • FIG. 20 schematically shows a configuration example of a hybrid vehicle (HV) employing a series hybrid system.
  • a series hybrid system is a vehicle that runs with a power driving force conversion device using power generated by a generator driven by an engine or power temporarily stored in a battery.
  • This hybrid vehicle 600 includes an engine 601, a generator 602, a power driving force conversion device (DC motor or AC motor, hereinafter simply referred to as "motor 603"), driving wheels 604a, driving wheels 604b, wheels 605a, wheels 605b, A battery 608, a vehicle control device 609, various sensors 610, and a charging port 611 are mounted.
  • the battery 608 the secondary battery of the present invention or a power storage module equipped with a plurality of secondary batteries of the present invention can be applied.
  • the electric power of the battery 608 operates the motor 603, and the rotational force of the motor 603 is transmitted to the driving wheels 604a and 604b.
  • the rotational power produced by engine 601 allows power generated by generator 602 to be stored in battery 608 .
  • Various sensors 610 control the engine speed via the vehicle control device 609 and control the opening of a throttle valve (not shown).
  • HV plug-in hybrid vehicles
  • the secondary battery according to the present invention can be applied to a miniaturized primary battery and use it as a power supply for the tire pressure monitoring system (TPMS) built into the wheels 604 and 605.
  • TPMS tire pressure monitoring system
  • the present invention can also be applied to a parallel system that uses both an engine and a motor, or a hybrid vehicle that combines a series system and a parallel system. Furthermore, the present invention can also be applied to an electric vehicle (EV or BEV) that runs only with a drive motor that does not use an engine, or a fuel cell vehicle (FCV).
  • EV or BEV electric vehicle
  • FCV fuel cell vehicle
  • SYMBOLS 1 Lithium ion battery, 12, 13... Insulating plate, 21... Positive electrode, 21A... Positive electrode foil, 21B... Positive electrode active material layer, 21C... Positive electrode active material non-covering part, 22... Negative electrode, 22A... Negative electrode foil, 22B... Negative electrode active material layer, 22C... Negative electrode active material uncoated portion, 23... Separator, 24... Positive electrode collector plate, 25.
  • Negative electrode current collector 26 Through hole 31, 33 Fan-shaped portion 32, 34 Band-shaped portion 41, 42 End surface 43 Groove 71, 72 Flat surfaces 81, 82 Welded portion group 81A First welded portion 81B Second welded portion 82A Third welded portion 82B Third 4 welded portion, 221A... first negative electrode active material non-coated portion

Abstract

集電効率を向上させる。　正極集電板及び負極集電板は、放射状に形成された溶接部群をそれぞれ有し、正極活物質非被覆部は、正極箔の巻き終わり端部から最も近い第１の溶接部と、当該第１の溶接部の次に巻き終わり端部に近い第２の溶接部とを有し、負極活物質非被覆部は、負極箔の巻き終わり端部から最も近い第３の溶接部と、当該第３の溶接部の次に巻き終わり端部に近い第４の溶接部とを有し、正極箔の巻き終わり端部から第１の溶接部までの距離をＬＣ１（ｍｍ）、第１の溶接部から第２の溶接部までの距離をＬＣ２（ｍｍ）とし、負極箔の巻き終わり端部から第３の溶接部までの距離をＬＡ１（ｍｍ）、第３の溶接部から第４の溶接部までの距離をＬＡ２（ｍｍ）とした場合に、下記式（１）及び式（２）を満たす二次電池である。 ０≦ＬＣ１≦ＬＣ２・・・（１） ０≦ＬＡ１≦ＬＡ２・・・（２）

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。
　二次電池の一つであ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。例えば、下記の特許文献１には、負極集電体の外周に切欠き部を設け、負極集電板の巻き終わりの端部の位置を切欠き部に合わせるようにした構造の二次電池が記載されている。
国際公開２０１４／０６８８７０号
　特許文献１に記載の技術をタブレス構造（電池の出力を外部に導出するためのタブを設けない構造）のリチウムイオン電池に適用してしまうと、電極の反応面積が減るので電池性能を低下させてしまう虞がある。また、特許文献１の二次電池では、集電体の巻き終わり端部と接合箇所（具体的には、溶接箇所）との関係や当該関係に基づく集電効率の向上といった観点が欠如していた。
　従って、本発明は、集電効率を向上させた二次電池、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構造を有する電極巻回体と、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、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、電極巻回体の端面の一方において、正極集電板と溶接されており、
　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、負極集電板と溶接されており、
　正極集電板及び負極集電板は、放射状に形成された溶接部群をそれぞれ有し、
　正極活物質非被覆部は、正極箔の巻き終わり端部から最も近い第１の溶接部と、当該第１の溶接部の次に巻き終わり端部に近い第２の溶接部とを有し、
　負極活物質非被覆部は、負極箔の巻き終わり端部から最も近い第３の溶接部と、当該第３の溶接部の次に巻き終わり端部に近い第４の溶接部とを有し、
　正極箔の巻き終わり端部から第１の溶接部までの距離をＬＣ１（ｍｍ）、第１の溶接部から第２の溶接部までの距離をＬＣ２（ｍｍ）とし、
　負極箔の巻き終わり端部から第３の溶接部までの距離をＬＡ１（ｍｍ）、第３の溶接部から第４の溶接部までの距離をＬＡ２（ｍｍ）とした場合に、下記式（１）及び式（２）を満たす二次電池である。
０≦ＬＣ１≦ＬＣ２・・・（１）
０≦ＬＡ１≦ＬＡ２・・・（２）
　本発明の少なくとも実施形態によれば、二次電池の集電効率を向上させることができる。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６は、一実施形態に係る電極巻回体の構成を説明するための部分拡大断面図である。 図７は、正極集電板が有する溶接部群の一例を説明するための図である。 図８は、一実施形態に係る電極巻回体の構成を説明するための部分拡大断面図である。 図９は、負極集電板が有する溶接部群の一例を説明するための図である。 図１０Ａは巻き始め端部及び巻き終わり端部の一例を説明するための図であり、図１０Ｂは巻き終わり端部と第１の溶接部及び第２溶接部との位置関係の一例を説明するための図である。 図１１Ａは巻き始め端部及び巻き終わり端部の他の例を説明するための図であり、図１１Ｂは巻き終わり端部と第１の溶接部及び第２溶接部との位置関係の他の例を説明するための図である。 図１２は、集電効率が悪化する理由を説明するための図である。 図１３は、集電効率が向上する理由を説明するための図である。 図１４は、集電効率が向上する理由を説明するための図である。 図１５Ａから図１５Ｆ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１６Ａ及び図１６Ｂは、変形例を説明するための図である。 図１７Ａ及び図１７Ｂは、変形例を説明するための図である。 図１８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１９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２０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９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。また、本実施形態では、正極活物質被覆部２１Ｂと正極活物質非被覆部２１Ｃとの間に絶縁層１０１（図２Ａ及び図２Ｂで灰色で示す部分）が設けられている。
　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）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とのレーザー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とのレーザー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（正極側扇状部の一例）に、矩形の帯状部３２（正極側帯状部の一例）上部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（負極側帯状部の一例）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（負極側扇状部の一例）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。
（溶接構造）
　次に、上述した構成を有するリチウムイオン電池１における溶接構造の一例について説明する。リチウムイオン電池１では、略円筒形状を有する電極巻回体２０の端面４１に正極活物質非被覆部２１Ｃが露出して、端面４２に第１の負極活物質非被覆部２２１Ａが露出している。端面４１に正極活物質非被覆部２１Ｃが露出している側を電極巻回体２０の正極側と適宜、称する。端面４２に第１の負極活物質非被覆部２２１Ａが露出している側を電極巻回体２０の負極側と称する。
　リチウムイオン電池１の作製工程において、端面４１に露出している正極活物質非被覆部２１Ｃが折り曲げられる。図６は、電極巻回体２０の正極側の部分拡大断面図である。図６に示すように、正極活物質非被覆部２１Ｃが折り曲げられ層状に重なり合うことにより、略平坦な面である平坦面７１（正極側平坦面の一例）が形成される。平坦面７１に正極集電板２４がレーザー溶接等によって接合される。例えば、平坦面７１に正極集電板２４の扇状部３１の一方の主面が対向して接触した状態で、他方の主面２４Ａへレーザー光Ｌｂｍが照射されることで、平坦面７１と正極集電板２４とが溶接される。
　図７は、レーザー溶接後の正極集電板２４を示す図である。具体的には、正極集電板２４の扇状部３１へレーザー光Ｌｂｍが照射される。レーザー溶接は、例えば、レーザー光Ｌｂｍの出力を一定に保持しながら、孔３５の周縁付近から外側に向けて照射位置を変化させる連続照射によって行われる。これにより、複数の溶接部を含む溶接部群８１が形成される。ここで、溶接部とは、平坦面７１と正極集電板２４とが溶接されている箇所を意味し、図７や図９等では○によって模式的に示されている。本実施形態に係る正極集電板２４は、放射状に形成された溶接部群８１を有する。放射状とは、起点（本例では、孔３５の中心）から四方八方に渡っている態様を意味し、図７や図９等では孔３５や孔３６の中心を通る線によって示されている。例えば、正極集電板２４は、図７に示すように、６個の溶接部群８１を有している。
　また、リチウムイオン電池１の作製工程において、端面４１に露出している第１の負極活物質非被覆部２２１Ａが折り曲げられる。図８は、電極巻回体２０の負極側の部分拡大断面図である。図８に示すように、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａが折り曲げられ層状に重なり合うことにより、略平坦な面である平坦面７２（負極側平坦面の一例）が形成される。平坦面７２に負極集電板２５がレーザー溶接等によって接合される。例えば、平坦面７２に負極集電板２５の扇状部３３の一方の主面が対向して接触した状態で、他方の主面２５Ａへレーザー光Ｌｂｍが照射されることで、平坦面７２と負極集電板２５とが溶接される。
　図９は、レーザー溶接後の負極集電板２５を示す図である。具体的には、負極集電板２５の扇状部３３へレーザー光Ｌｂｍが照射される。レーザー溶接は、例えば、レーザー光Ｌｂｍの出力を一定に保持しながら、孔３６の周縁付近から外側に向けて照射位置を変化させる連続照射によって行われる。これにより、複数の溶接部を含む溶接部群８２が形成される。本実施形態に係る負極集電板２５は、放射状に形成された溶接部群８２を有する。例えば、負極集電板２５は、図９に示すように、６個の溶接部群８２を有している。
　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。
　ところで、リチウムイオン電池１の充放電を効率よく行うためには、正極活物質被覆部２１Ｂからの電子を出し入れできる集電ポイント、即ち、溶接部をより多く配置し、電極反応面積に対して均等に溶接部を配置することにより、電子が移動する際の抵抗を下げることが重要となる。しかしながら、本実施形態に係るリチウムイオン電池１の構造は、帯状の正極２１及び帯状の負極２２を渦巻き状に巻回する構造となっている。従って、溶接部を均等に配置にするためには、溶接部をランダムに配置しなければならない。溶接部のランダム配置は、溶接時間が大幅に増えてしまい、生産性等が悪化しコストアップにつながるため、溶接部は直線またはＲ部などを含んだ繋がったライン状になる配置が望まれる。また、正極集電板２４には、封口体に導通させる帯状部３２が設けられており、溶接可能領域が限定される形状を有している。同様に、負極集電板２５も電池缶１１の缶底に導通させる帯状部３４を有しており、正極２１同様に溶接可能領域が限定される形状を有している。係る点も考慮すべき必要がある。
　以上の点を踏まえた上で集電効率の良い溶接部の位置を検討した。その結果、巻き終わり端部付近の溶接部の位置を規定しないと、集電の均等バランスが大きくくずれ、特性の悪化要因になることがわかった。本実施形態では、巻終わり端部と溶接部との位置関係を規定することで、集電効率が向上して、内部抵抗が小さい高出力の二次電池を可能とした。以下、具体的に説明する。
　図１０Ａは、端面４１に露出している正極活物質非被覆部２１Ｃを－Ｚ方向から視た図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示す正極活物質非被覆部２１Ｃにレーザー溶接される正極集電板２４を重ねて示した図である。図１０Ａに示すように、巻回される正極２１は、巻き始め端部Ｓ１と巻き終わり端部Ｆ１を有している。図１１Ａ及び図１１Ｂも巻き始め端部Ｓ１及び巻き終わり端部Ｆ１の位置が図１０Ａ及び図１０Ｂと異なるだけであり、図示の内容は同じである。
　ここで、巻き終わり端部Ｆ１を起点として巻回方向（図１０Ａの矢印で示す方向）とは反対方向に沿って視た場合に、巻き終わり端部Ｆ１に最も近い溶接部を第１の溶接部８１Ａと適宜、称し、溶接部８１Ａの次に巻き終わり端部Ｆ１に近い溶接部を第２の溶接部８１Ｂと適宜、称する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、第１の溶接部８１Ａが巻き終わり端部Ｆ１から遠い例である。具体的には、巻き終わり端部Ｆ１から第１の溶接部８１Ａまでの距離（以下、この距離をＬＣ１（単位はｍｍ）と適宜、称する）が、第１の溶接部８１Ａから第２の溶接部８１Ｂまでの距離（以下、この距離をＬＣ２（単位はｍｍ）と適宜、称する）より大きい例である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、第１の溶接部８１Ａが巻き終わり端部Ｆ１から近い例であり、具体的には、ＬＣ１＜ＬＣ２である例である。
　図１２は、レーザー溶接後の正極２１を仮想的に展開した図であり、図１０Ａ及び図１０Ｂに対応する図である。また、図１３は、レーザー溶接後の正極２１を仮想的に展開した図であり、図１１Ａ及び図１１Ｂに対応する図である。図１２に模式的に示すように、巻き終わり端部Ｆ１に対して第１の溶接部８１Ａが遠いため、電子ＥＬを取り出す距離（矢印で示す距離）が大きくなり集電効率が低下する。これに対して、巻き終わり端部Ｆ１に近い位置に第１の溶接部８１Ａを設けることができれば、図１３に模式的に示すように、巻き終わり端部Ｆ１に対して第１の溶接部８１Ａが近くなるため、電子ＥＬを取り出す距離（矢印で示す距離）が小さくなり集電効率が向上する。
　なお、上述したように、第１の溶接部８１Ａや第２の溶接部８１Ｂは平坦面７１に形成される。図１０～図１３の説明では、理解を容易とするために、平坦面７１が形成される前の状態を用いて説明した。平坦面７１に形成された溶接部のうち、巻回方向とは反対方向に沿って視た場合に、巻き終わり端部Ｆ１に最も近い溶接部が第１の溶接部８１Ａに対応し、溶接部８１Ａの次に巻き終わり端部Ｆ１に近い溶接部が第２の溶接部８１Ｂに対応する。
　負極２２に対しても同様のことが言える。即ち、図１４に示すように、負極２２の巻き始め端部をＳ２とし、負極２２の巻き終わり端部をＦ２とする。巻き終わり端部Ｆ２を起点として巻回方向とは反対方向に沿って視た場合に、巻き終わり端部Ｆ２に最も近い溶接部を第３の溶接部８２Ａと適宜、称し、溶接部８２Ａの次に巻き終わり端部Ｆ２に近い溶接部を第４の溶接部８２Ｂと適宜、称する。この場合も、正極２１と同様に、巻き終わり端部Ｆ２から第３の溶接部８２Ａの位置を溶接可能な範囲で近くすることで、リチウムイオン電池１の集電効率を向上させることができる。
　なお、以下の説明において、巻き終わり端部Ｆ２から第３の溶接部８２Ａまでの距離をＬＡ１（単位はｍｍ）と適宜、称する。また、第３の溶接部８２Ａから第４の溶接部８２Ｂまでの距離をＬＡ２（単位はｍｍ）と適宜、称する。
　本実施形態に係るリチウムイオン電池１は、下記の式（１）及び（２）を満たす二次電池である。
０≦ＬＣ１≦ＬＣ２・・・（１）
０≦ＬＡ１≦ＬＡ２・・・（２）
　なお、リチウムイオン電池１の直径（外形）をＤ（ｍｍ）とした場合に、ＬＣ１及びＬＡ１の上限値が０．３８Ｄであり、ＬＣ２及びＬＡ２の上限値が０．７５Ｄであることが好ましい。リチウムイオン電池１の直径は、例えば、電池缶１１の底面（負極端子の面）の径の大きさである。長さ０．３８Ｄは、電極巻回体２０の周面の長さの約１／８に相当する。ＬＣ１，ＬＡ１が０．３８Ｄ以下であるときには、集電効率が比較的高くなるため、抵抗の低いリチウムイオン電池１を実現できる。また、長さ０．７５Ｄは、電極巻回体２０の周面の長さの約１／４に相当する。ＬＣ２，ＬＡ２が０．７５Ｄ以下であるときには、集電効率が比較的高くなるため、抵抗の低いリチウムイオン電池１を実現できる。
［リチウムイオン電池の作製方法］
　次に、図１５Ａから図１５Ｆを参照して、本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１５Ａのような電極巻回体２０を作製した。
　次に、端面に平板等が設けられた溝形成用治具（不図示）を用いて、図１５Ｂに示すように、溝４３を形成（作製）した。具体的には、溝形成用治具の平板等を端面４１，４２に対して垂直に押し付けることで、端面４１の一部と端面４２の一部とに溝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２７，２８から貫通孔２６まで延在している。なお、図１５Ｂ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（不図示）を用いて、図１５Ｃのように、平坦面７１，７２を形成した（平坦面形成工程）。具体的には、平坦面形成用治具の平坦な端面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）のそれぞれが中心軸に向かって重なり合うようにすることで、端面４１，４２が平坦面７１，７２となるようにした。平坦面７１，７２は、それぞれ溝形成工程で形成された溝４３を有している。そして、平坦面７１に正極集電板２４の扇状部３１をレーザー溶接し、平坦面７２に負極集電板２５の扇状部３３をレーザー溶接し、接合した。
　続いて、図１５Ｄ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１５Ｅ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１５Ｆ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、レーザー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。
［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。
　正極２１の巻き終わり端部Ｆ１及び負極２２の巻き終わり端部Ｆ１からのそれぞれに近い箇所に溶接部を設けることにより集電効率を向上させることができる。したがって、電池の内部抵抗が小さく、高出力特性の優れたリチウムイオン電池を提供できる。
　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に対して垂直方向に押し付ける際に（図１５Ｂ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に対して上記平板を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、これによりリチウムイオン電池１の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。
　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７１，７２となっている。曲折する方向は端面４１，４２の外縁部２７，２８から中心軸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り合っている。端面４１が平坦面７１となることで、正極活物質非被覆部２１Ｃと正極集電板２４との接触が良好になる。端面４２が平坦面７２となることで、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａと負極集電板２５との接触が良好になる。また、端面４１，４２が平坦面７１，７２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、端面４１，４２を平坦面にすることが可能に思われる。しかし、曲折する前に何らの加工もないと、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を用い、ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＡ１、ＬＡ２の大きさを変化させながら、交流抵抗ＡＣＲ（ｍΩ）、直流抵抗ＤＣＲ（ｍΩ）及び負荷放電率（％）について測定した。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１８６５００（直径１８ｍｍ，高さ６５ｍｍ）とし、形状は円筒型とした。正極集電板２４の材質をＡｌ合金とし、負極集電板２５の材質をＣｕ合金とした。正極活物質非被覆部２１Ｃの幅方向の長さＤ５＝７（ｍｍ）、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａの幅方向の長さＤ６＝４（ｍｍ）、正極活物質非被覆部２１Ｃがセパレータ２３から突出した部分の幅方向の長さＤ７＝４．５（ｍｍ）、第１の負極活物質非被覆部２２１Ａがセパレータ２３から突出した部分の幅方向の長さＤ８＝３（ｍｍ）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。
［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、０≦ＬＣ１≦ＬＣ２を満たすように第１の溶接部８１Ａ及び第２の溶接部８１Ｂを設け、且つ、０≦ＬＡ１≦ＬＡ２を満たすように第３の溶接部８２Ａ及び第４の溶接部８２Ｂを設けた。
［比較例１］
　ＬＣ１とＬＣ２との関係がＬＣ２＜ＬＣ１となるように第１の溶接部８１Ａ及び第２の溶接部８１Ｂを設け、ＬＡ１とＬＡ２との関係がＬＡ２＜ＬＡ１となるように第３の溶接部８２Ａ及び第４の溶接部８２Ｂを設けた。その他は、実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。
［比較例２］
　比較例２では、０≦ＬＣ１≦ＬＣ２を満たすように第１の溶接部８１Ａ及び第２の溶接部８１Ｂを設け、且つ、０≦ＬＡ１≦ＬＡ２を満たさないように、換言すれば、ＬＡ２＜ＬＡ１となるように第３の溶接部８２Ａ及び第４の溶接部８２Ｂを設けた。その他は、実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。
［比較例３］
　比較例３では、０≦ＬＣ１≦ＬＣ２を満たさないように、換言すれば、ＬＣ２＜ＬＣ１となるように第１の溶接部８１Ａ及び第２の溶接部８１Ｂを設け、０≦ＬＡ１≦ＬＡ２を満たすように第３の溶接部８２Ａ及び第４の溶接部８２Ｂを設けた。その他は、実施例１と同様にリチウムイオン電池を作製した。
［評価］
　実施例１及び比較例１～３の電池に対して、交流抵抗ＡＣＲ（ｍΩ）、直流抵抗ＤＣＲ（ｍΩ）、及び負荷放電率（％）を測定した。
　交流抵抗ＡＣＲは、交流１ｋＨｚでの抵抗値（ｍΩ）を測定した。
　直流抵抗ＤＣＲ（ｍΩ）は、放電電流を５秒間で０（Ａ）から１００（Ａ）まで上昇させたときの電圧の傾きを算出することで得た。
　負荷放電率（％）については、定電流２（Ａ）で３．５（ｈ）充電した後に、４０（Ａ）の電流値、カットオフ電圧が２．０（Ｖ）、環境温度２３℃で放電し、電池の表面温度が７５℃に到達するまでの放電容量（ｍＡｈ）を充電容量（ｍＡｈ）で除することで得た。
　それぞれの測定において、１０本のリチウムイオン電池の測定値から平均値を算出した。
　結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　交流抵抗ＡＣＲは、実施例１及び比較例１～３とも４ｍΩとなった。直流抵抗ＤＣＲは、実施例１の場合が１０．５（ｍΩ）であり、比較例１の場合が１１．３（ｍΩ）であり、比較例２の場合が１０．９（ｍΩ）であり、比較例３の場合が１１．１（ｍΩ）であり、実施例１が最も小さかった。負荷放電率については、実施例１の場合が８０（％）であり、比較例１の場合が７６（％）であり、比較例２の場合が７８（％）であり、比較例３の場合が７７（％）であり、実施例１が最も大きかった。この表１の結果から、上述した式（１）及び式（２）を満たす実施例１は、集電効率が向上し、より内部抵抗が低く、高出力特性（ハイレート特性）の優れた電池を実現できることが分かった。
＜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。
　正極集電板２４や負極集電板２５の形状は、適宜、変更可能であり、それらの形状に合わせて溶接部群８１や８２の個数も変化してもよい。例えば、図１６Ａに示すように、正極集電板２４は正極集電板５１でもよい。正極集電板５１は、中央に孔５１Ｂを有する略円形の基部５１Ａと基部５１Ａの外縁の一部から外側に延在する帯状部５１Ｃを有する。正極集電板の形状が正極集電板５１の場合には、例えば、図１６Ｂに示すように、８個の溶接部群８１が放射状に形成される。また、例えば、図１７Ａに示すように、正極集電板２４は正極集電板５２でもよい。正極集電板５２は、中央に孔５２Ｂを有する略円形の基部５２Ａと基部５２Ａの外縁の一部から外側に延在する帯状部５２Ｃを有する。基部５２Ａと帯状部５２Ｃとの間（２箇所）には、内側に向かう切欠き５２Ｄ、５２Ｅが形成されている。正極集電板の形状が正極集電板５２の場合には、例えば、図１７Ｂに示すように、６個の溶接部群８１が放射状に形成される。以上の変形例は、負極集電板２５に対しても適用可能である。
　レーザー溶接は、レーザー光を間欠的に照射することで行われてもよい。溶接部群の形状や溶接部群を構成する溶接部の個数等は適宜、変更可能である。
　上述した実施形態において、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が設けられる構成が好ましいが、これらが無いリチウムイオン電池に対しても本発明を適用することができる。
　上述した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。溝４３が設けられる構成が好ましいが、本発明は、溝４３がない電池にも適用可能である。電池サイズは、２１７００（直径２１ｍｍ，高さ７０ｍｍ）や１８６５０（直径１８ｍｍ，高さ６５ｍｍ）以外のサイズであってもよい。
　上述した実施形態に係る扇状部３１，３３の形状は、扇形の形状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１８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１８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１８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１９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２０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、１２，１３・・・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、３１，３３・・・扇状部、３２，３４・・・帯状部、４１、４２・・・端面、４３・・・溝、７１，７２・・・平坦面、８１，８２・・・溶接部群、８１Ａ・・・第１の溶接部、８１Ｂ・・・第２の溶接部、８２Ａ・・・第３の溶接部、８２Ｂ・・・第４の溶接部、２２１Ａ・・・第１の負極活物質非被覆部

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、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面の一方において、前記正極集電板と溶接されており、
    　前記負極活物質非被覆部は、前記電極巻回体の端面の他方において、前記負極集電板と溶接されており、
    　前記正極集電板及び前記負極集電板は、放射状に形成された溶接部群をそれぞれ有し、
    　前記正極活物質非被覆部は、前記正極箔の巻き終わり端部から最も近い第１の溶接部と、当該第１の溶接部の次に前記巻き終わり端部に近い第２の溶接部とを有し、
    　前記負極活物質非被覆部は、前記負極箔の巻き終わり端部から最も近い第３の溶接部と、当該第３の溶接部の次に前記巻き終わり端部に近い第４の溶接部とを有し、
    　前記正極箔の巻き終わり端部から前記第１の溶接部までの距離をＬＣ１（ｍｍ）、前記第１の溶接部から前記第２の溶接部までの距離をＬＣ２（ｍｍ）とし、
    　前記負極箔の巻き終わり端部から前記第３の溶接部までの距離をＬＡ１（ｍｍ）、前記第３の溶接部から前記第４の溶接部までの距離をＬＡ２（ｍｍ）とした場合に、下記式（１）及び式（２）を満たす二次電池。
    ０≦ＬＣ１≦ＬＣ２・・・（１）
    ０≦ＬＡ１≦ＬＡ２・・・（２）
  2. 　前記二次電池の直径をＤ（ｍｍ）とした場合に、
    　前記ＬＣ１及び前記ＬＡ１の上限値が０．３８Ｄであり、前記ＬＣ２及び前記ＬＡ２の上限値が０．７５Ｄである
    　請求項１に記載の二次電池。
  3. 　前記正極活物質非被覆部が折れ曲がることにより正極側平坦面が形成され、当該正極側平坦面と前記正極集電板とが溶接されており、
    　前記負極活物質非被覆部が折れ曲がることにより負極側平坦面が形成され、当該負極側平坦面と前記負極集電板とが溶接されている
    　請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 　前記正極集電板は、正極側扇状部と正極側帯状部とを有し、前記正極側扇状部と前記正極側平坦面とが溶接されており、
    　前記負極集電板は、負極側扇状部と負極側帯状部とを有し、前記負極側扇状部と前記負極側平坦面とが溶接されている
    　請求項３に記載の二次電池。
  5. 　前記正極側平坦面及び前記負極側平坦面のそれぞれが溝を有している
    　請求項３又は４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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