リチウムイオン二次電池
【課題】充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できるリチウムイオン二次電池を提供すること。
【解決手段】リチウムイオン二次電池１００は、正極板１２１、負極板１３１等が円筒状に捲回された円筒型電極体１２０を備える。正極板１２１の内周側正極活物質層１２３ａは、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが異なる複数種の正極活物質を含み、長手方向ＮＹについて、自身の単位面積当たりの重量が等しくされると共に、自身に占める正極活物質全体の重量比が等しくされてなる。また、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくなる態様に、複数種の正極活物質の存在比を分布させてなる。
【解決手段】リチウムイオン二次電池１００は、正極板１２１、負極板１３１等が円筒状に捲回された円筒型電極体１２０を備える。正極板１２１の内周側正極活物質層１２３ａは、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが異なる複数種の正極活物質を含み、長手方向ＮＹについて、自身の単位面積当たりの重量が等しくされると共に、自身に占める正極活物質全体の重量比が等しくされてなる。また、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくなる態様に、複数種の正極活物質の存在比を分布させてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回された円筒型電極体を備えるリチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回された円筒型電極体を備えるリチウムイオン二次電池（以下、単に電池とも言う）が知られている。例えば、図１４に円筒型電極体９２０の横断面の部分拡大断面図を示すように、正極板９２１は、金属箔からなる正極集電箔９２２の両主面上に、それぞれ正極活物質を含む正極活物質層９２３ａ，９２３ｂを有する。また、負極板９３１は、金属箔からなる負極集電箔９３２の両主面上に、それぞれ負極活物質を含む負極活物質層９３３ａ，９３３ｂを有する。
【０００３】
そして、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂのうち、内周側（径方向内側）ＶＡ（図１４中、下方）に位置する内周側正極活物質層９２３ａと、負極活物質層９３３ａ，９３３ｂのうち、外周側（径方向外側）ＶＢ（図１４中、上方）に位置する外周側負極活物質層９３３ｂとが、セパレータ９４１を介して対向している。また、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂのうち、外周側（径方向外側）ＶＢに位置する外周側正極活物質層９２３ｂと、負極活物質層９３３ａ，９３３ｂのうち、内周側（径方向内側）ＶＡに位置する内周側負極活物質層９３３ａとが、セパレータ９４１を介して対向している。
なお、このような円筒型電極体を備える電池として、例えば特許文献１に開示された電池が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１８０７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の円筒型電極体９２０を備える電池では、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化が大きいという問題があった。その理由の１つとして、以下があると考えられる。即ち、円筒型電極体９２０を備える電池では、セパレータ９４１を介して対向する内周側正極活物質層９２３ａと外周側負極活物質層９３３ｂの対向面積比Ｆ１が、例えば円筒型電極体９２０の最内周部と最外周部で異なるなど、円筒型電極体９２０の径方向ＶＹ（図１４中、上下方向）について異なる。同様に、セパレータ９４１を介して対向する外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２も、円筒型電極体９２０の径方向ＶＹについて異なる。
【０００６】
具体的に説明すると、図１４に示すように、円筒型電極体９２０の正極集電箔９２２のうち、円筒型電極体９２０の軸線ＡＸ（図１４中、紙面に直交する方向に延びる）からの径方向ＶＹの距離（半径）がＲ（ｍｍ）だけ離れた部位及びこの付近の様子を考える。この軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）離れた正極集電箔９２２の部位上に形成された内周側正極活物質層９２３ａの面積Ｓｐａ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔９２２及び内周側正極活物質層９２３ａの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、内周側正極活物質層９２３ａの幅をＷ（ｍｍ）として、Ｓｐａ＝２πＷＲで表すことができる。
【０００７】
一方、セパレータ９４１を介してこの内周側正極活物質層９２３ａの径方向内側ＶＡ（図１４中、下方）に隣在して対向する外周側負極活物質層９３３ｂの面積Ｓｑｂ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔９２２と負極集電箔９３２との間隔（径方向ＶＹ距離の差）を半径差ｒ（ｍｍ）とし、負極集電箔９３２及び外周側負極活物質層９３３ｂの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、Ｓｑｂ＝２πＷ（Ｒ−ｒ）と表すことができる。すると、これらの対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｓｐａ／Ｓｑｂ＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）となる。
【０００８】
ここで、例えばｒ＝０．１０ｍｍとすると、軸線ＡＸから半径Ｒ＝１０．００ｍｍ離れた部位では、この対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）＝１．０１０となる。一方、軸線ＡＸからＲ＝５０．００ｍｍ離れた部位では、対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）＝１．００２となる。つまり、内周側正極活物質層９２３ａと外周側負極活物質層９３３ｂの対向面積比Ｆ１は、径方向内側ＶＡほど大きく、径方向外側ＶＢほど小さくなる。
【０００９】
次に、外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２を考える。軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）だけ離れた正極集電箔９２２の部位上に形成された外周側正極活物質層９２３ｂの面積Ｓｐｂ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔９２２及び外周側正極活物質層９２３ｂの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、Ｓｐｂ＝２πＷＲで表すことができる。
【００１０】
一方、セパレータ９４１を介してこの外周側正極活物質層９２３ｂの径方向外側ＶＢ（図１４中、上方）に隣在して対向する内周側負極活物質層９３３ａの面積Ｓｑａ（ｍｍ2 ）は、負極集電箔９３２及び内周側負極活物質層９３３ａの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、Ｓｑａ＝２πＷ（Ｒ＋ｒ）で表すことができる。すると、これらの対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｓｐｂ／Ｓｑａ＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）となる。
【００１１】
ここで、例えばｒ＝０．１０ｍｍ、半径Ｒ＝１０．００ｍｍとすると、この対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）＝０．９９０となる。一方、半径Ｒ＝５０．００ｍｍとすると、対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）＝０．９９８となる。つまり、外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２は、径方向内側ＶＡほど小さく、径方向外側ＶＢほど大きくなる。
【００１２】
そして、これらの対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なることにより、リチウムを挿入脱離可能な容量比Ｄ１，Ｄ２も径方向ＶＹについて異なる。即ち、一様な正極活物質層９２３ａ，９２３ｂ及び一様な負極活物質層９３３ａ，９３３ｂを形成した場合、単位面積当たりの正極活物質層９２３ａ，９２３ｂから取り出し得るリチウムイオンの量（容量）は、場所によらず一定である。また、単位面積当たりの負極活物質層９３３ａ，９３３ｂに挿入し得るリチウムイオンの量（容量）も、場所によらず一定である。
【００１３】
このため、内周側正極活物質層９２３ａと外周側負極活物質層９３３ｂの対向面積比Ｆ１が径方向ＶＹについて異なるので、これに対応して、これらの容量比Ｄ１も径方向ＶＹについて異なるものとなる。また、外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２が径方向ＶＹについて異なるので、これに対応して、これらの容量比Ｄ２も径方向ＶＹについて異なるものとなる。すると、この電池を充放電させると、径方向ＶＹ及び正極板９２１の径方向内側ＶＡと径方向外側ＶＢについて、電流密度に不均一が生じて、容量劣化が進行し易くなると考えられる。
【００１４】
この問題を解決するため、例えば、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂの単位面積当たりの重量を、径方向ＶＹについて変える（正極板９２１の長手方向について変える）ことが考えられる。即ち、内周側正極活物質層９２３ａの単位面積当たりの重量を、対向面積比Ｆ１の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど小さく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど大きくする。この場合、内周側正極活物質層９２３ａの厚みが、径方向内側ＶＡほど薄く、径方向外側ＶＢほど厚くなる。
【００１５】
また逆に、外周側正極活物質層９２３ｂの単位面積当たりの重量を、対向面積比Ｆ２の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど大きく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど小さくする。この場合、外周側正極活物質層９２３ｂの厚みが、径方向内側ＶＡほど厚く、径方向外側ＶＢほど薄くなる。このようにすることで、対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２を径方向ＶＹについて等しくできる。
しかしながら、このようにして正極活物質層９２３ａ，９２３ｂの単位面積当たりの重量を径方向ＶＹ（長手方向）について変化させた電池でも、後述するように、充放電の繰り返しに伴う容量劣化が大きいことが判った（図１０における比較例２のグラフを参照）。
【００１６】
そこで次に、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂに含まれる正極活物質の重量比を、径方向ＶＹ（長手方向）について変えることを試みた。即ち、内周側正極活物質層９２３ａに占める正極活物質の重量比を、対向面積比Ｆ１の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど小さく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど大きくする。また逆に、外周側正極活物質層９２３ｂに占める正極活物質の重量比を、対向面積比Ｆ２の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど大きく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど小さくする。このようにすることでも、対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２を径方向ＶＹについて等しくできる。
しかしながら、このようにして正極活物質層９２３ａ，９２３ｂにおける正極活物質の重量比を径方向ＶＹ（長手方向）について変化させた電池でも、後述するように、充放電の繰り返しに伴う容量劣化が大きいことが判った（図１０における比較例３のグラフを参照）。
【００１７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回された円筒型電極体を備えるリチウムイオン二次電池において、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回されてなる円筒型電極体を備え、前記正極板は、径方向内側を向く正極箔内周面、及び、径方向外側を向く正極箔外周面を有する帯状の正極集電箔と、前記正極箔内周面上に、前記正極板の長手方向に延びる形態に形成された内周側正極活物質層と、前記正極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成された外周側正極活物質層と、を有し、前記負極板は、径方向内側を向く負極箔内周面、及び、径方向外側を向く負極箔外周面を有する帯状の負極集電箔と、前記負極箔内周面上に、前記負極板の長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記外周側正極活物質層と対向する内周側負極活物質層と、前記負極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記内周側正極活物質層と対向する外周側負極活物質層と、を有するリチウムイオン二次電池であって、前記正極板の前記長手方向のうち、前記円筒型電極体を構成した状態において、前記径方向内側に位置する向きを長手方向内側、前記径方向外側に位置する向きを長手方向外側とし、前記円筒型電極体において、前記正極集電箔の任意の位置における、前記軸線からの径方向距離を半径Ｒ（ｍｍ）とし、前記任意の位置における、前記正極集電箔と前記セパレータを介してこれに隣り合う前記負極集電箔との前記径方向距離の差を半径差ｒ（ｍｍ）とし、単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量を、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（ｍｏｌ／ｇ）とし、単位面積当たりの前記内周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、単位面積当たりの前記外周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）としたとき、前記内周側正極活物質層及び前記外周側正極活物質層は、前記内周側正極活物質層が、前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、前記長手方向について、この内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、前記長手方向について、この内周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、前記内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど大きくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた分布内周側正極活物質層である、及び、前記外周側正極活物質層が、前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、前記長手方向について、この外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、前記長手方向について、この外周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、前記外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど小さくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた分布外周側正極活物質層である、の少なくともいずれかであるリチウムイオン二次電池である。
【００１９】
このリチウムイオン二次電池では、内周側正極活物質層を分布内周側正極活物質層としている。即ち、内周側正極活物質層は、正極板の長手方向（円筒型電極体を構成した状態での径方向）について、この内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この内周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向（径方向）について、内周側正極活物質層の内部抵抗を等しくできる。
【００２０】
加えて、この内周側正極活物質層は、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、長手方向（径方向）について、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側（径方向外側）ほど大きくなる態様に、複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、内周側正極活物質層と外周側負極活物質層の対向面積比Ｆ１が、径方向外側ほど小さくなるにも拘わらず、これらの容量比Ｄ１は、径方向について等しくされている。というのも、対向面積比Ｆ１は、前述のように、Ｆ１＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）であるので、内周層Ｌｉ容量Ｃａを、対向面積比Ｆ１の逆数である（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側（径方向外側）ほど大きくすれば、容量比Ｄ１は、半径Ｒが変化しても常に一定となるからである。
かくして、充放電の際、径方向について電流密度に不均一が生じ難くなる。従って、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００２１】
或いは、このリチウムイオン二次電池では、外周側正極活物質層を分布外周側正極活物質層としている。即ち、外周側正極活物質層は、長手方向（径方向）について、この外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この外周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向（径方向）について、外周側正極活物質層の内部抵抗を等しくできる。
【００２２】
加えて、外周側正極活物質層は、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、長手方向（径方向）について、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側（径方向外側）ほど小さくなる態様に、複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、外周側正極活物質層と内周側負極活物質層の対向面積比Ｆ２が、径方向外側ほど大きくなるにも拘わらず、これらの容量比Ｄ２は、径方向について等しくされている。というのも、対向面積比Ｆ２は、前述のように、Ｆ２＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）であるので、外周層Ｌｉ容量Ｃｂを、対向面積比Ｆ２の逆数である（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側（径方向外側）ほど小さくすれば、容量比Ｄ２は、半径Ｒが変化しても常に一定となるからである。
かくして、充放電の際、径方向について電流密度に不均一が生じ難くなる。従って、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００２３】
なお、内周側正極活物質層に用いる複数種の正極活物質と外周側正極活物質層に用いる複数種の正極活物質とは、同じ種類でもよいし、一部または全部が異なる種類でもよい。正極活物質としては、例えば、ＬｉＦｅ2（ＳＯ4）2 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＭｎＰＯ4 、ＬｉＦｅＰＯ4 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2 （但し、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｘ＋ｙ＜１）、Ｌｉ2ＭｎＯ3 などが挙げられる。なお、これらの正極活物質は、後に例示したものほど、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量）が大きい。即ち、これらの正極活物質の中では、ＬｉＦｅ2（ＳＯ4）2 が最も活物質Ｌｉ容量Ｃｋが小さく、Ｌｉ2ＭｎＯ3 が最も活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい。
【００２４】
更に、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記分布内周側正極活物質層は、複数種の前記正極活物質として、第１正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第２正極活物質とを含み、前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第２正極活物質の存在比を大きくしてなり、前記分布外周側正極活物質層は、複数種の前記正極活物質として、第３正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第４正極活物質とを含み、前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第４正極活物質の存在比を小さくしてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。
【００２５】
このようにすることで、分布内周側正極活物質層或いは分布外周側正極活物質層を、それぞれ２種類の正極活物質を用いるだけで容易に形成でき、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる電池を、容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係るリチウムイオン二次電池を示す縦断面図である。
【図２】実施形態１に係り、円筒型電極体を示す斜視図である。
【図３】実施形態１に係り、円筒型電極体の図２の上方から見た平面図である。
【図４】実施形態１に係り、円筒型電極体の横断面の部分拡大断面図である。
【図５】実施形態１に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態を示す部分平面図である。
【図６】実施形態１に係り、正極板を示す平面図である。
【図７】実施形態１に係り、負極板を示す平面図である。
【図８】実施形態１に係り、セパレータを示す平面図である。
【図９】実施形態１に係るリチウムイオン二次電池の製造方法に関し、正極集電箔上に正極活物質ペーストを塗布する様子を示す説明図である。
【図１０】実施例及び比較例１〜３のリチウムイオン二次電池に関し、充放電サイクル試験後の容量維持率を示すグラフである。
【図１１】実施例及び比較例１〜３のリチウムイオン二次電池に関し、軸線からの半径Ｒと内部抵抗の抵抗比との関係を示すグラフである。
【図１２】実施形態２に係るハイブリッド自動車を示す説明図である。
【図１３】実施形態３に係るハンマードリルを示す説明図である。
【図１４】従来技術に係るリチウムイオン二次電池における円筒型電極体の横断面の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態１に係るリチウムイオン二次電池１００（以下、単に電池１００とも言う）を示す。また、図２〜図５に、この電池１００を構成する円筒型電極体１２０及びこれを展開した状態を示す。また、図６〜図８に、円筒型電極体１２０を構成する正極板１２１、負極板１３１及びセパレータ１４１をぞれぞれ示す。
【００２８】
この電池１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両や、ハンマードリル等の電池使用機器に搭載される円筒型電池である。この電池１００は、円筒型の電池ケース１１０、この電池ケース１１０内に収容された円筒型電極体１２０、この円筒型電極体１２０に接続された正極集電部材１５０及び負極集電部材１６０、電池ケース１１０に固設された正極端子１５５及び負極端子１６５等から構成されている（図１参照）。また、電池ケース１１０内には、非水系の電解液１１７が保持されている。
【００２９】
このうち、電池ケース１１０は、金属（本実施形態１ではアルミニウム）により形成されている。この電池ケース１１０は、そのケース軸線ＫＸ方向の一方側ＫＣ（図１中、上方）が開口する一方、ケース軸線ＫＸ方向の他方側ＫＤ（図１中、下方）が閉塞した有底円筒状のケース本体部材１１１と、このケース本体部材１１１の開口１１１ｈを閉塞する円板状のケース蓋部材１１３とから構成されている。
【００３０】
より具体的には、ケース本体部材１１１は、ケース軸線ＫＸに沿って一方側筒端部１１１ａｃから他方側筒端部１１１ａｄまで延びる円筒状のケース筒部１１１ａと、このケース筒部１１１ａの他方側筒端部１１１ａｄを閉塞する円板状のケース底部１１１ｂとからなる。そして、ケース蓋部材１１３は、リング状のシール部材１１９を介して、ケース筒部１１１ａの一方側筒端部１１１ａｃに加締め固定されている。
【００３１】
また、この電池ケース１１０のうち、ケース筒部１１１ａの他方側筒端部１１１ａｄ近傍には、電池ケース１１０の内圧が所定圧力に達した際に破断する非復帰型の安全弁１１５が設けられている。
また、電池ケース１１０のうち、ケース軸線ＫＸ方向の一方側ＫＣの端部をなすケース蓋部材１１３の中央には、正極端子１５５が固設されている。この正極端子１５５は、外周に雄ねじが形成された円柱状をなし、ケース蓋部材１１３から一方側ＫＣに突出している。この正極端子１５５は、ケース蓋部材１１３及び後述する正極集電部材１５０を介して、円筒型電極体１２０の後述する正極集電部１２１ｍに電気的に接続されている。
【００３２】
一方、電池ケース１１０のうち、ケース軸線ＫＸ方向の他方側ＫＤの端部をなすケース底部１１１ｂの中央には、負極端子１６５が固設されている。この負極端子１６５も、正極端子１５５と同様に外周に雄ねじが形成された円柱状をなし、ケース底部１１１ｂから他方側ＫＤに突出している。この負極端子１６５は、ケース底部１１１ｂ及び後述する負極集電部材１６０を介して、円筒型電極体１２０の後述する負極集電部１３１ｍに電気的に接続されている。
【００３３】
次に、円筒型電極体１２０について説明する。この円筒型電極体１２０は、軸線ＡＸを有する円筒状をなし、この軸線ＡＸと前述のケース軸線ＫＸとが一致する形態で、電池ケース１１０内に収容されている（図１参照）。この円筒型電極体１２０は、帯状の正極板１２１（図６参照）と帯状の負極板１３１（図７参照）とが、帯状のセパレータ１４１（図８参照）を介して互いに重ねられて（図５参照）、軸線ＡＸ周りに円筒状に捲回されたものである（図２及び図３参照）。
【００３４】
正極板１２１（図６参照）は、芯材として、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔１２２を有する。この正極集電箔１２２は、円筒型電極体１２０を構成した状態において、軸線ＡＸの径方向内側ＶＡを向く主面である正極箔内周面１２２ａと、軸線ＡＸの径方向外側ＶＢを向く主面である正極箔外周面１２２ｂとを有する。
【００３５】
このうち正極箔内周面１２２ａ上には、正極活物質層（内周側正極活物質層）１２３ａが形成されている。この内周側正極活物質層１２３ａは、正極箔内周面１２２ａのうち幅方向ＥＹ（図５及び図６中、上下方向）の一部に形成され、正極板１２１の長手方向ＮＹ（図５及び図６中、左右方向）に延びる帯状をなす。この内周側正極活物質層１２３ａは、その全域がセパレータ１４１を介して、負極板１３１の後述する外周側負極活物質層１３３ｂと対向している（図４及び図５参照）。
【００３６】
また、正極箔外周面１２２ｂ上にも、正極活物質層（外周側正極活物質層）１２３ｂが形成されている。この外周側正極活物質層１２３ｂは、正極箔外周面１２２ｂのうち幅方向ＥＹの一部に形成され、長手方向ＮＹに延びる帯状をなす。この外周側正極活物質層１２３ｂは、その全域がセパレータ１４１を介して、負極板１３１の後述する内周側負極活物質層１３３ａと対向している（図４及び図５参照）。なお、これら内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂの詳細ついては後述する。
【００３７】
正極板１２１のうち、自身の厚み方向に正極集電箔１２２、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂが存在する帯状の部位が、正極部１２１ｗである。また、正極板１２１に正極部１２１ｗを設けたことに伴い、正極集電箔１２２のうち、幅方向ＥＹの片方の端部（図５及び図６中、上方）は、長手方向ＮＹに帯状に延び、自身の厚み方向に正極活物質層１２３ａ，１２３ｂが存在しない正極集電部１２１ｍとなっている。円筒型電極体１２０において、この正極集電部１２１ｍの幅方向ＥＹの一部は、セパレータ１４１から軸線ＡＸ方向の一方側ＡＣに渦巻き状をなして突出しており（図１及び図２参照）、正極集電部材１５０と接続している。
【００３８】
この正極集電部材１５０は、円板状をなす集電板部１５１と、この集電板部１５１からケース軸線ＫＸ方向の一方側ＫＣ（軸線ＡＸ方向の一方側ＡＣ、図１中、上方）に延びるリード部１５３とからなる（図１参照）。集電板部１５１のうち、ケース軸線ＫＸ方向の他方側ＫＤ（軸線ＡＸ方向の他方側ＡＤ、図１中、下方）の主面１５１ｄには、前述した正極板１２１の正極集電部１２１ｍが接合されている。一方で、リード部１５３は、ケース蓋部材１１３のうち、他方側ＫＤ（他方側ＡＤ）の主面１１３ｄに当接している。これにより、円筒型電極体１２０の正極板１２１（正極集電部１２１ｍ）と、ケース蓋部材１１３に立設された前述の正極端子１５５とが電気的に接続されている。
【００３９】
次に、負極板１３１について説明する（図７参照）。負極板１３１は、芯材として、帯状の銅箔からなる負極集電箔１３２を有する。この負極集電箔１３２は、円筒型電極体１２０を構成した状態において、軸線ＡＸの径方向内側ＶＡを向く主面である負極箔内周面１３２ａと、軸線ＡＸの径方向外側ＶＢを向く主面である負極箔外周面１３２ｂとを有する。
【００４０】
このうち負極箔内周面１３２ａ上には、負極活物質層（内周側負極活物質層）１３３ａが形成されている。この内周側負極活物質層１３３ａは、負極箔内周面１３２ａのうち幅方向ＦＹ（図５及び図７中、上下方向）の一部に形成され、負極板１３１の長手方向ＭＹ（図５及び図７中、左右方向）に延びる帯状をなす。この内周側負極活物質層１３３ａのうち、幅方向ＦＹの両端部を除く幅方向ＦＹの中央部１３３ａｇは、セパレータ１４１を介して、正極板１２１の外周側正極活物質層１２３ｂと対向している（図４及び図５参照）。
【００４１】
また、負極箔外周面１３２ｂ上にも、負極活物質層（外周側負極活物質層）１３３ｂが形成されている。この外周側負極活物質層１３３ｂは、負極箔外周面１３２ｂのうち幅方向ＦＹの一部に形成され、長手方向ＭＹに延びる帯状をなす。この外周側負極活物質層１３３ｂのうち、幅方向ＦＹの両端部を除く幅方向ＦＹの中央部１３３ｂｇは、セパレータ１４１を介して、正極板１２１の内周側正極活物質層１２３ａと対向している（図４及び図５参照）。
【００４２】
これらの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂは、いずれも、負極活物質（本実施形態１では天然黒鉛）と、結着剤（本実施形態１ではスチレン・ブタジエン共重合体（ＳＢＲ））と、増粘剤（本実施形態１ではカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ））とから形成されている。これらの重量比（配合比）は、天然黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９５：２．５：２．５であり、この重量比は場所によらず一定となっている。
【００４３】
また、これらの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂは、いずれも、単位面積当たりの重量が場所によらず一定であり、また、その厚みが場所によらず一定となっている。従って、単位面積当たりの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂに挿入可能なリチウムイオンの容量を、負極層Ｌｉ容量Ｃｅ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）としたとき、この負極層Ｌｉ容量Ｃｅ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）も、場所によらず一定となっている。本実施形態１では、この負極層Ｌｉ容量Ｃｅは、後述する内周側正極活物質層１２３ａの内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ１）及び外周側正極活物質層１２３ｂの外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ２）（本実施形態１では共に０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 ）の１．５倍である０．００８４ｍｏｌ／ｍｍ2 となっている。
【００４４】
負極板１３１のうち、自身の厚み方向に負極集電箔１３２、内周側負極活物質層１３３ａ及び外周側負極活物質層１３３ｂが存在する帯状の部位が、負極部１３１ｗである。また、負極板１３１に負極部１３１ｗを設けたことに伴い、負極集電箔１３２のうち、幅方向ＦＹの片方の端部（図５及び図７中、下方）は、長手方向ＭＹに帯状に延び、自身の厚み方向に負極活物質層１３３ａ，１３３ｂが存在しない負極集電部１３１ｍとなっている。円筒型電極体１２０において、この負極集電部１３１ｍの幅方向の一部は、セパレータ１４１から軸線ＡＸ方向の他方側ＡＤに渦巻き状をなして突出しており（図１及び図２参照）、負極集電部材１６０と接続している。
【００４５】
この負極集電部材１６０は、円板状をなす集電板部１６１、この集電板部１６１から他方側ＫＤ（他方側ＡＤ、図１中、下方）に延びるリード部１６３とからなる（図１参照）。集電板部１６１のうち、一方側ＫＣ（一方側ＡＣ、図１中、上方）の主面１６１ｃには、前述した負極板１３１の負極集電部１３１ｍが接合されている。一方で、リード部１６３は、ケース本体部材１１１のケース底部１１１ｂのうち、一方側ＫＣ（一方側ＡＣ）の主面１１１ｂｃに当接している。これにより、円筒型電極体１２０の負極板１３１（負極集電部１３１ｍ）と、ケース底部１１１ｂに立設された前述の負極端子１６５とが電気的に接続されている。
【００４６】
セパレータ１４１，１４１は、いずれも、ポリエチレン（ＰＥ）層とポリプロピレン（ＰＰ）層とが積層された樹脂製の多孔質膜であり、帯状をなす（図４、図５及び図８参照）。
【００４７】
ここで、正極板１２１の長手方向ＮＹのうち、円筒型電極体１２０を構成した状態において、径方向内側ＶＡに位置する向きを長手方向内側ＮＡ、径方向外側ＶＢに位置する向きを長手方向外側ＮＢとする（図５及び図６参照）。
また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の任意の位置における、軸線ＡＸからの径方向ＶＹの距離を半径Ｒ（ｍｍ）とする（図３及び図４参照）。また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の任意に位置における、正極集電箔１２２とセパレータ１４１を介してこれに隣り合う負極集電箔１３２との径方向ＶＹの距離の差（円筒型電極体１２０を構成した状態での正極集電箔１２２と負極集電箔１３２との間隔（厚み方向の中心間距離））を半径差ｒ（ｍｍ）とする。本実施形態１では、半径差ｒ＝０．１０ｍｍである。
【００４８】
また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の長手方向内側ＮＡ（径方向内側ＶＡ）の端部における、軸線ＡＸからの径方向ＶＹ距離を、最小半径Ｒ１（ｍｍ）とする（図３参照）。本実施形態１では、最小半径Ｒ１＝１０．００ｍｍである。また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）の端部における、軸線ＡＸからの径方向ＶＹ距離を、最大半径Ｒ２（ｍｍ）とする（図３参照）。本実施形態１では、最大半径Ｒ２＝５０．００ｍｍである。
【００４９】
また、半径Ｒの部位における、単位面積当たりの内周側正極活物質層１２３ａから取り出し得るリチウムイオンの量を、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。
そして、最小半径Ｒ１の部位における内周層Ｌｉ容量を、Ｃａ（Ｒ１）＝Ｃａ１（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、最大半径Ｒ２の部位における内周層Ｌｉ容量を、Ｃａ（Ｒ２）＝Ｃａ２（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。本実施形態１では、内周層Ｌｉ容量Ｃａ１＝０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 であり、内周層Ｌｉ容量Ｃａ２＝０．００６０ｍｏｌ／ｍｍ2 である。
【００５０】
また、半径Ｒの部位における、単位面積当たりの外周側正極活物質層１２３ｂから取り出し得るリチウムイオンの量を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。
そして、最小半径Ｒ１の部位における外周層Ｌｉ容量を、Ｃｂ（Ｒ１）＝Ｃｂ１（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、最大半径Ｒ２の部位における外周層Ｌｉ容量を、Ｃｂ（Ｒ２）＝Ｃｂ２（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。本実施形態１では、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ１＝０．００６０ｍｏｌ／ｍｍ2 （前述の内周層Ｌｉ容量Ｃａ２に等しい）であり、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ２＝０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 （前述の内周層Ｌｉ容量Ｃａ１に等しい）である。
【００５１】
前述の内周側正極活物質層１２３ａは、次述する正極活物質と、導電剤（本実施形態１ではアセチレンブラック（ＡＢ））と、結着剤（本実施形態１ではポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））とから形成されている。単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量を、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（ｍｏｌ／ｇ）としたとき、本実施形態１では、正極活物質として、この活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種（本実施形態１では２種類）の正極活物質を用いている。具体的には、これら２種類の正極活物質として、前述の第１正極活物質に相当するＬｉＦｅＰＯ4 （Ｃｋ＝０．００６ｍｏｌ／ｇ）と、これよりも活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きく、前述の第２正極活物質に相当するＬｉ2ＭｎＯ3 （Ｃｋ＝０．０１８ｍｏｌ／ｇ）を用いた。これらの正極活物質の内周側正極活物質層１２３ａにおける存在比については後述する。
【００５２】
また、この内周側正極活物質層１２３ａは、正極板１２１の長手方向ＮＹ（円筒型電極体１２０を構成した状態における径方向ＶＹ）について、目付け量、即ち、この内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量（ｍｇ／ｃｍ2 ）が等しくされている。本実施形態１では、内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量は、１０ｍｇ／ｃｍ2 であり、この重量が場所によらず一定となっている。
【００５３】
また、この内周側正極活物質層１２３ａは、正極板１２１の長手方向ＮＹ（径方向ＫＹ）について、この内周側正極活物質層１２３ａに占める正極活物質全体の重量比（配合比）が等しくされている。本実施形態１では、内周側正極活物質層１２３ａを構成する正極活物質、ＡＢ及びＰＶＤＦの重量比が、正極活物質：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０であり、この重量比が場所によらず一定となっている。
【００５４】
加えて、この内周側正極活物質層１２３ａは、前述の内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）が（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（円筒型電極体１２０を構成した状態における径方向外側ＶＢ）ほど大きくなる態様に、複数種の正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）の存在比を分布させた分布内周側正極活物質層となっている。
【００５５】
ところで、図４に示すように、円筒型電極体１２０において、軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）だけ離れた正極集電箔１２２の部位上に形成された内周側正極活物質層１２３ａの面積Ｓｐａ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔１２２及び内周側正極活物質層１２３ａの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、内周側正極活物質層１２３ａの幅をＷ（ｍｍ）として、Ｓｐａ＝２πＷＲで表すことができる。
【００５６】
一方、セパレータ１４１を介してこの内周側正極活物質層１２３ａの径方向内側ＶＡ（図４中、下方）に隣在して対向する外周側負極活物質層１３３ｂのうち中央部１３３ｂｇの面積Ｓｑｂ（ｍｍ2 ）は、中央部１３３ｂｇの幅も同じＷ（ｍｍ）となるので、Ｓｑｂ＝２πＷ（Ｒ−ｒ）と表すことができる。
従って、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂの中央部１３３ｂｇの対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｓｐａ／Ｓｑｂ＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）となる。この対向面積比Ｆ１は、半径Ｒの関数であるので、半径Ｒに応じて変化する。具体的には、対向面積比Ｆ１は、半径Ｒが小さいほど（径方向内側ＶＡほど）大きく、半径Ｒが大きいほど（径方向外側ＶＢほど）小さい。
【００５７】
これに対し、本実施形態１の内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）１２３ａは、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を、対向面積比Ｆ１の逆数である（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくしている。具体的には、半径Ｒの部位における内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を、最小半径Ｒ１の部位における内周層Ｌｉ容量Ｃａ１を用いて、
Ｃａ（Ｒ）＝Ｃａ１｛Ｒ１／（Ｒ１−ｒ）｝｛（Ｒ−ｒ）／Ｒ｝ …式（１）
と表すことができる。或いは、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を、最大半径Ｒ２の部位における内周層Ｌｉ容量Ｃａ２を用いて、
Ｃａ（Ｒ）＝Ｃａ２｛Ｒ２／（Ｒ２−ｒ）｝｛（Ｒ−ｒ）／Ｒ｝ …式（２）
と表すこともできる。
【００５８】
このような分布内周側正極活物質層１２３ａは、具体的には、これに含まれる２種類の正極活物質（ＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）のうち、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きいＬｉ2ＭｎＯ3 （第２正極活物質）の正極活物質における存在比を、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくして、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を式（１）に従って、長手方向外側ＮＢほど大きくしている。これにより、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂ（その中央部１３３ｂｇ）の対向面積比Ｆ１が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂ（その中央部１３３ｂｇ）の容量比Ｄ１＝（内周層Ｌｉ容量Ｃａ）／（負極層Ｌｉ容量Ｃｅ）は、半径Ｒを変化させても変わらない、つまり、径方向ＶＹについて等しくなっている。
【００５９】
また、外周側正極活物質層１２３ｂも、内周側正極活物質層１２３ａと同様に、正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）と、導電剤（本実施形態１ではＡＢ）と、結着剤（本実施形態１ではＰＶＤＦ）とから形成されている。外周側正極活物質層１２３ｂに含まれるＬｉＦｅＰＯ4 は、前述の第３正極活物質に相当し、外周側正極活物質層１２３ｂに含まれるＬｉ2ＭｎＯ3 は、前述の第４正極活物質に相当する。
また、この外周側正極活物質層１２３ｂも、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、この外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量（ｍｇ／ｃｍ2 ）が等しくされている。具体的には、単位面積当たりの重量は、内周側正極活物質層１２３ａと同じく、１０ｍｇ／ｃｍ2 であり、この重量が場所によらず一定となっている。
【００６０】
また、この外周側正極活物質層１２３ｂも、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、この外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比（配合比）が等しくされている。具体的には、内周側正極活物質層１２３ａと同様に、正極活物質：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０であり、この重量比が場所によらず一定となっている。
【００６１】
加えて、この外周側正極活物質層１２３ｂは、前述の外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）が（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくなる態様に、複数種の正極活物質（本実施形態１では、内周側正極活物質層１２３ａと同様に、ＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）の存在比を分布させた分布外周側正極活物質層となっている。
【００６２】
図４に示すように、円筒型電極体１２０において、軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）だけ離れた正極集電箔１２２の部位上に形成された外周側正極活物質層１２３ｂの面積Ｓｐｂ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔１２２及び外周側正極活物質層１２３ｂの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、外周側正極活物質層１２３ｂの幅をＷ（ｍｍ）として、Ｓｐｂ＝２πＷＲで表すことができる。
【００６３】
一方、セパレータ１４１を介してこの外周側正極活物質層１２３ｂの径方向外側ＶＢ（図４中、上方）に隣在して対向する内周側負極活物質層１３３ａのうち中央部１３３ａｇの面積Ｓｑａ（ｍｍ2 ）は、中央部１３３ａｇの幅も同じＷ（ｍｍ）となるので、Ｓｑａ＝２πＷ（Ｒ＋ｒ）と表すことができる。
従って、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａの中央部１３３ａｇの対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｓｐｂ／Ｓｑａ＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）となる。この対向面積比Ｆ２は、半径Ｒの関数であるので、半径Ｒに応じて変化する。具体的には、対向面積比Ｆ２は、半径Ｒが小さいほど（径方向内側ＶＡほど）小さく、半径Ｒが大きいほど（径方向外側ＶＢほど）大きい。
【００６４】
これに対し、本実施形態１の外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）１２３ｂは、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）を、対向面積比Ｆ２の逆数である（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくしている。具体的には、半径Ｒの部位における外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）を、最小半径Ｒ１の部位における外周層Ｌｉ容量Ｃｂ１を用いて、
Ｃｂ（Ｒ）＝Ｃｂ１｛Ｒ１／（Ｒ１＋ｒ）｝｛（Ｒ＋ｒ）／Ｒ｝ …式（３）
と表すことができる。或いは、外周層Ｌｉ容量ＣｂＲを、最大半径Ｒ２の部位における外周層Ｌｉ容量Ｃｂ２を用いて、
Ｃｂ（Ｒ）＝Ｃｂ２｛Ｒ２／（Ｒ２＋ｒ）｝｛（Ｒ＋ｒ）／Ｒ｝ …式（４）
と表すこともできる。
【００６５】
このような分布外周側正極活物質層１２３ｂは、具体的には、これに含まれる２種類の正極活物質（ＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）のうち、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きいＬｉ2ＭｎＯ3 （第３正極活物質）の正極活物質における存在比を、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくして、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）を式（３）に従って、長手方向外側ＮＢほど小さくしている。これにより、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａ（その中央部１３３ａｇ）の対向面積比Ｆ２が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａ（その中央部１３３ａｇ）の容量比Ｄ２＝（外周層Ｌｉ容量Ｃｂ）／（負極層Ｌｉ容量Ｃｅ）は、半径Ｒを変化させても変わらない、つまり、径方向ＶＹについて等しくなっている。
【００６６】
以上で説明したように、本実施形態１に係る電池１００では、内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）１２３ａが、長手方向ＮＹについて、この内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量が等しくされてなり、また、長手方向ＮＹについて、この内周側正極活物質層１２３ａに占める正極活物質全体の重量比が等しくされてなる。加えて、内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）１２３ａは、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種（本実施形態１では２種類）の正極活物質を含み、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくなる態様に、これらの正極活物質の存在比を分布させてなる。
【００６７】
また、外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）１２３ｂは、長手方向ＮＹについて、この外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量が等しくされてなり、また、長手方向ＮＹについて、この外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比が等しくされてなる。加えて、外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）１２３ｂは、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種（本実施形態１では２種類）の正極活物質を含み、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さくなる態様に、これらの正極活物質の存在比を分布させてなる。
【００６８】
この電池１００では、正極板１２１の長手方向ＮＹ（円筒型電極体１２０の径方向ＶＹ）について、内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この内周側正極活物質層１２３ａに占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、内周側正極活物質層１２３ａの内部抵抗を等しくできる。
【００６９】
加えて、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくなる態様に、内周側正極活物質層１２３ａにおける複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂの対向面積比Ｆ１が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、これらの容量比Ｄ１は、径方向ＶＹについて等しくされている。
従って、充放電の際、径方向ＶＹについて電流密度に不均一が生じ難くなる。かくして、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００７０】
また、この電池１００では、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、外周側正極活物質層１２３ｂの内部抵抗を等しくできる。
【００７１】
加えて、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくなる態様に、外周側正極活物質層１２３ｂにおける複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａの対向面積比Ｆ２が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、これらの容量比Ｄ２は、径方向ＶＹについて等しくされている。
従って、充放電の際、径方向ＶＹについて電流密度に不均一が生じ難くなる。かくして、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００７２】
更に本実施形態１では、分布内周側正極活物質層１２３ａは、複数種の正極活物質として、第１正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 ）と、これよりも活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第２正極活物質（本実施形態１ではＬｉ2ＭｎＯ3 ）とを含み、長手方向外側ＮＢほど、これら２種類の正極活物質における第２正極活物質の存在比を大きくしている。また、分布外周側正極活物質層１２３ｂは、複数種の正極活物質として、第３正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 ）と、これよりも活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第４正極活物質（本実施形態１ではＬｉ2ＭｎＯ3 ）とを含み、長手方向外側ＮＢほど、これら２種類の正極活物質における第４正極活物質の存在比を小さくしている。
【００７３】
このようにすることで、分布内周側正極活物質層１２３ａ及び分布外周側正極活物質層１２３ｂを、それぞれ２種類の正極活物質を用いるだけで容易に形成でき、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる電池１００を、容易に構成できる。
【００７４】
次いで、上記電池１００の製造方法について説明する。
まず、正極板１２１を製造する。即ち、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔１２２を用意する。また、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが小さい方の正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 ）を含む低容量正極活物質ペーストＫＰ１と、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい方の正極活物質（本実施形態１ではＬｉ2ＭｎＯ3 ）を含む高容量正極活物質ペーストＫＰ２を、それぞれ作成する（図９参照）。
【００７５】
具体的には、ＬｉＦｅＰＯ4 と導電剤（本実施形態１ではＡＢ）と結着剤（本実施形態１ではＰＶＤＦ）とを、ＬｉＦｅＰＯ4 ：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０の重量比で、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を分散溶媒として混合して、低容量正極活物質ペーストＫＰ１を作成する。また、Ｌｉ2ＭｎＯ3 と導電剤（本実施形態１ではＡＢ）と結着剤（本実施形態１ではＰＶＤＦ）とを、Ｌｉ2ＭｎＯ3 ：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０の重量比で、ＮＭＰを分散溶媒として混合して、高容量正極活物質ペーストＫＰ２を作成する。
【００７６】
そして、図９に示すように、ブレードコータにより、正極集電箔１２２の正極箔内周面１２２ａのうち、正極部１２１ｗとなる部位に、低容量正極活物質ペーストＫＰ１及び高容量正極活物質ペースＫＰ２を塗布する。その際、低容量正極活物質ペーストＫＰ１をベースに、塗膜における高容量正極活物質ペーストＫＰ２の割合が徐々に増すように、ブレードＢＬ上に予めこれらの正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を配置する。そして、正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２の塗布を正極集電箔１２２の長手方向内側ＮＡから開始し、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）が（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくなるようにする。その後、塗布された正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を熱風により乾燥させて、長手方向ＮＹに延びる帯状の内周側正極活物質層１２３ａを形成する。
【００７７】
また、正極集電箔１２２の正極箔外周面１２２ｂのうち、正極部１２１ｗとなる部位にも、低容量正極活物質ペーストＫＰ１及び高容量正極活物質ペーストＫＰ２を塗布する。その際、低容量正極活物質ペーストＫＰ１をベースに、塗膜における高容量正極活物質ペーストＫＰ２の割合が徐々に増すように、ブレードＢＬ上に予めこれらの正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を配置する。そして上述とは逆に、正極集電箔１２２の長手方向外側ＮＢから塗布を開始し、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）が（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向内側ＮＡ（径方向内側ＶＡ）ほど大きくなる、即ち、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくなるようにする。その後、塗布された正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を熱風により乾燥させて、長手方向ＮＹに延びる帯状の外周側正極活物質層１２３ｂを形成する。
その後、加圧ロールにより、これらの正極活物質層１２３ａ，１２３ｂを圧縮する。かくして、正極板１２１が形成される（図６参照）。
【００７８】
また別途、負極板１３１を製造する。即ち、帯状の銅箔からなる負極集電箔１３２を用意する。また、負極活物質（本実施形態１では天然黒鉛）、結着剤（本実施形態１ではＳＢＲ）及び増粘剤（本実施形態１ではＣＭＣ）を含む負極活物質ペーストを作成する。具体的には、天然黒鉛とＳＢＲとＣＭＣとを、天然黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９５：２．５：２．５の重量比で水中で混合して、負極活物質ペースを作成する。
【００７９】
そして、負極集電箔１３２の負極箔内周面１３２ａのうち、負極部１３１ｗとなる部位に、負極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、長手方向ＭＹに延びる帯状の内周側負極活物質層１３３ａを形成する。また、負極集電箔１３２の負極箔外周面１３２ｂのうち、負極部１３１ｗとなる部位にも、負極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、長手方向ＭＹに延びる帯状の外周側負極活物質層１３３ｂを形成する。
【００８０】
なお、内周側負極活物質層１３３ａ及び外周側負極活物質層１３３ｂの負極層Ｌｉ容量Ｃｅが、それぞれ前述のように、内周側正極活物質層１２３ａの内周層Ｌｉ容量Ｃａ１及び外周側正極活物質層１２３ｂの外周層Ｌｉ容量Ｃｂ２（本実施形態１では共に０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 ）の１．５倍（０．００８４ｍｏｌ／ｍｍ2 ）となるように、負極活物質ペーストの塗布量を調整する。
その後、加圧ロールにより、これらの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂを圧縮する。かくして、負極板１３１が形成される（図７参照）。
【００８１】
次に、帯状のセパレータ１４１を用意する。そして、正極板１２１及び負極板１３１を、セパレータ１４１を介して互いに重ね（図５参照）、巻き芯を用いて軸線ＡＸ周りに円筒状に捲回して、円筒型電極体１２０を形成する（図２及び図３参照）。
その後、この円筒型電極体１２０のうち、正極集電部１２１ｍに正極集電部材１５０を接続（溶接）すると共に、負極集電部１３１ｍに負極集電部材１６０を接続（溶接）する（図１参照）。
【００８２】
また別途、有底円筒状のケース本体部材１１１を用意し、このケース底部１１１ｂに負極端子１６５を溶接する。そして、このケース本体部材１１１内に、正極集電部材１５０及び負極集電部材１６０を接合した円筒型電極体１２０を挿入する（図１参照）。その後、負極集電部材１６０のリード部１６３をケース本体部材１１１のケース底部１１１ｂに溶接する。その後、ケース本体部材１１１内に電解液１１７を注液する。その後、ケース本体部材１１１の開口１１１ｈを閉塞する形態に、正極端子１５５を溶接したケース蓋部材１１３を、シール部材１１９を介して加締め固定する。その後は、初期充電や各種検査を行う。かくして、電池１００が完成する。
【００８３】
（実施例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例として、実施形態１に係るリチウムイオン二次電池１００を用意した。また、比較例１〜３として、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂを変更し、それ以外は実施形態１と同様としたリチウムイオン二次電池を用意した。
【００８４】
具体的には、実施例に係る電池１００では、内周側正極活物質層１２３ａを、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくなる態様に、２種類の正極活物質の存在比を分布させている。これに対し、比較例１に係る電池では、内周側正極活物質層を、内周層Ｌｉ容量Ｃａが長手方向ＮＹについて等しくなるように、２種類の正極活物質の存在比を場所によらず一定とした。
【００８５】
また、実施例に係る電池１００では、外周側正極活物質層１２３ｂを、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さくなる態様に、２種類の正極活物質の存在比を分布させている。これに対し、比較例１に係る電池では、外周側正極活物質層を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが長手方向ＮＹについて等しくなるように、２種類の正極活物質の存在比を場所によらず一定とした。比較例１に係る電池は、これら以外は実施例に係る電池１００と同様である。この比較例１に係る電池では、正極活物質層と負極活物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なるのに伴って、容量比Ｄ１，Ｄ２も径方向ＶＹについて異なる。
【００８６】
また、実施例に係る電池１００では、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量を、それぞれ長手方向ＮＹについて等しくしている。これに対し、比較例２に係る電池では、内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を、（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きく、具体的には、内周側正極活物質層の厚みを長手方向外側ＮＢほど厚くした。また、外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を、（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さく、外周側正極活物質層の厚みを長手方向外側ＮＢほど薄くした。それ以外は、比較例１に係る電池と同様である。なお、この比較例２に係る電池では、正極活物質層と負極活物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２は、径方向ＶＹについて等しい。
【００８７】
また、実施形態１に係る電池１００では、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比を、それぞれ長手方向ＮＹについて等しくしている。これに対し、比較例３に係る電池では、内周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を、（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくした。具体的には、目付け量を一定に維持しつつ、正極活物質の割合を長手方向外側ＮＢほど増加させた。また、外周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を、（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さくした。具体的には、目付け量を一定に維持しつつ、正極活物質の割合を長手方向外側ＮＢほど減少させた。なお、正極活物質の重量比を変化させるにあたり、結着剤（ＰＶＤＦ）の重量比は変えずに、導電剤（ＡＢ）の重量比を変化させた。これら以外は、比較例１に係る電池と同じである。また、この比較例３に係る電池でも、正極活物質層と負極各物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２は、径方向ＶＹについて等しい。
【００８８】
これら実施例及び比較例１〜３の各電池について、充放電サイクル試験を行い、電池容量の変化を調べた。
充放電サイクル試験に先立ち、まず、実施例及び比較例１〜３の各電池について、初期工程として、常温環境下で以下の充放電を行った。即ち、定電流−定電圧方式により、正極理論容量から求めた電池容量（Ａｈ）の１／５の電流値（０．２Ｃ）で、上限電圧４．１Ｖまで充電し、更に、定電圧充電で最終電流値が初期の電流値０．２Ｃの１／５（０．０４Ｃ）となるまで充電した。その後、定電流方式により、電流値０．２Ｃで下限電圧３．０Ｖまで放電させた。この充放電を１サイクルとして、これを５サイクル繰り返し、上限電圧を４．１Ｖ、下限電圧を３．０Ｖとしたときの５サイクル目の電池容量を「初期の電池容量」とした。
【００８９】
次に、この初期工程を終えた実施例及び比較例１〜３の各電池について、充放電サイクル試験を行った。具体的には、各電池を４５℃の環境下（４５℃に設定した恒温槽内）に置いて、定電流方式により、電流値３Ｃで上限電圧４．１Ｖとなるまで充電し、その後引き続き、定電流方式により、電流値３Ｃで下限電圧３．０Ｖとなるまで放電させた。この充放電を１サイクルとして、これを１０００サイクル繰り返した。
【００９０】
充放電サイクル試験後は、前述の初期工程と同様にして、実施例及び比較例１〜３の各電池について電池容量をそれぞれ測定し、これを「試験後の電池容量」とした。そして、「初期の電池容量」に対する、「試験後の電池容量」の容量維持率（％）をそれぞれ算出した。その結果を図１０に示す。
【００９１】
図１０のグラフから明らかなように、実施例に係る電池１００は、容量維持率が約８３％と高かったのに対し、比較例１に係る電池は、容量維持率が約８０％、比較例２に係る電池は、容量維持率が約７８％、比較例３に係る電池は、容量維持率が約７６％であり、これら比較例の電池は、実施例の電池に比して、容量維持率が低かった。
【００９２】
比較例１に係る電池で容量維持率が低かった理由は、以下であると考えられる。即ち、比較例１に係る正極活物質層（内周側正極活物質層及び外周側正極活物質層）は、前述したように、２種類の正極活物質も割合を長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について変化させていない。一方、正極活物質層と負極活物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２は、前述のように、径方向ＶＹについて異なる。このため、対向面積比Ｆ１，Ｆ２の径方向ＶＹの違いに伴って、容量比Ｄ１，Ｄ２も径方向ＶＹについて異なる。従って、充放電の際、径方向ＶＹについて電流密度に違いが生じて、容量劣化が進行し易くなると考えられる。
【００９３】
また、比較例２に係る電池で容量維持率が低かった理由は、以下であると考えられる。即ち、比較例２の正極活物質層（内周側正極活物質層及び外周側正極活物質層）は、前述したように、単位面積当たりの重量を長手方向ＮＹについて変化させている。これにより、前述のように、容量比Ｄ１，Ｄ２が径方向ＶＹについて等しくできている。しかしながら、正極活物質層の単位面積当たりの重量を長手方向ＮＹについて変化させると、後述するように、正極活物質層に生じる内部抵抗も長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について変化する（図１１における比較例２のグラフを参照）。このため、やはり、充放電の際に、径方向ＶＹについて電流密度に違いが生じて、容量劣化が進行し易くなるためと考えられる。
【００９４】
また、比較例３に係る電池で容量維持率が低かった理由は、以下であると考えられる。即ち、比較例３の正極活物質層（内周側正極活物質層及び外周側正極活物質層）は、前述したように、正極活物質層に占める正極活物質の重量比を長手方向ＮＹについて変化させている。これにより、前述のように、容量比Ｄ１，Ｄ２が径方向ＶＹについて等しくできている。しかしながら、正極活物質層に占める正極活物質の重量比を長手方向ＮＹについて変化させると、後述するように、正極活物質層に生じる内部抵抗も長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について変化する（図１１における比較例３のグラフを参照）。このため、やはり、充放電の際に、径方向ＶＹについて電流密度に違いが生じて、容量劣化が進行し易くなるためと考えられる。
【００９５】
以上より、（１）内周側正極活物質層または外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について等しくすると共に、（２）内周側正極活物質層または外周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について等しくする。加えて、（３）内周層Ｌｉ容量Ｃａまたは内周層Ｌｉ容量Ｃａを、前述のように長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）に変化させる。これにより、充放電の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できることが判る。
【００９６】
ここで、実施例及び比較例１〜３の各電池について、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）と内部抵抗の抵抗比との関係を図１１に示す。
まず、実施例及び比較例１〜３の各電池について、円筒型電極体のうち、軸線ＡＸから半径Ｒ＝１０ｍｍ離れた部位に位置する正極板とその径方向外側ＶＢで対向する負極板とを、直径２０ｍｍの大きさで打ち抜く。その後、打ち抜いた正極板から内周側正極活物質層を剥離する（外周側正極活物質層はそのまま残す）と共に、負極板から外周側負極活物質層を剥離する（内周側負極活物質層はそのまま残す）。その後、これらの正極板及び負極板を、円筒型電極体の半径Ｒ＝１０ｍｍの部位における形状と同様となるように屈曲させ、正極板の外周側正極活物質層と負極板の内周側負極活物質層とをセパレータを介して対向させて、コインセルを作製した。
また、各電池ついて、円筒型電極体のうち、軸線ＡＸから半径Ｒ＝２０，３０，４０，５０ｍｍ離れた各部位においても、同様に正極板及び負極板を打ち抜いて、同様にコインセルを作製した。
【００９７】
また、内部抵抗は、次のようにして測定した。即ち、各コインセルについて、常温環境下で、定電流−定電圧方式により、正極理論容量から求めた電池容量（Ａｈ）の１／５の電流値（０．２Ｃ）で、上限電圧４．６Ｖまで充電し、更に、定電圧充電で最終電流値が初期の電流値０．２Ｃの１／５（０．０４Ｃ）となるまで充電した。その後、定電流方式により、電流値を０．２Ｃ、１Ｃまたは３Ｃとして、３０秒間放電させた。また、そのときの電圧変化をそれぞれ測定した。そして、電流値を横軸に電圧変化を縦軸にして、これらのデータをプロットし、これらを結ぶ直線を求めて、その傾きを「内部抵抗」とした。
また、実施例に係る電池（その円筒型電極体）の、半径Ｒ＝３０ｍｍの部位から作製したコインセルの内部抵抗を基準値「１」とし、これとの比較で、各コインセルの内部抵抗の抵抗比を求めた。その結果を図１１に示す
【００９８】
図１１のグラフから明らかなように、実施例及び比較例１に係る各電池は、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）が異なっても、内部抵抗の抵抗比は殆ど変化しない（径方向ＶＹについて内部抵抗が殆ど変化しなかった）。これらに対し、比較例２に係る電池は、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）が大きいほど、内部抵抗の抵抗比が大きかった（径方向外側ＶＢほど内部抵抗が大きかった）。これとは逆に、比較例３に係る電池では、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）が大きいほど、内部抵抗の抵抗比が小さかった（径方向外側ＶＢほど内部抵抗が小さかった）。
【００９９】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について説明する。本実施形態２に係るハイブリッド自動車（車両）７００（以下、単に自動車７００とも言う）は、実施形態１に係る電池１００を搭載し、この電池１００に蓄えた電気エネルギを、駆動源の駆動エネルギの全部または一部として使用するものである（図１２参照）。
【０１００】
この自動車７００は、電池１００を複数組み合わせた組電池７１０を搭載し、エンジン７４０、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。具体的には、この自動車７００は、その車体７９０に、エンジン７４０と、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０と、組電池７１０（電池１００）と、ケーブル７５０と、インバータ７６０とを搭載する。そして、この自動車７００は、組電池７１０（電池１００）に蓄えられた電気エネルギを用いて、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０を駆動できるように構成されている。
前述したように、電池１００は、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できるので、この自動車７００の耐久性を高くできる。
【０１０１】
（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について説明する。本実施形態３に係るハンマードリル８００は、実施形態１に係る電池１００を搭載した電池使用機器である（図１３参照）。このハンマードリル８００は、本体８２０の底部８２１に、電池１００を含むバッテリパック８１０が収容されており、このバッテリパック８１０を、ドリルを駆動するためのエネルギー源として利用している。
前述したように、電池１００は、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できるので、このハンマードリル８００の耐久性を高くできる。
【０１０２】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１〜３に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態２では、本発明に係る電池１００を搭載する車両として、ハイブリッド自動車７００を例示したが、車両はこれに限られない。本発明に係る電池を搭載する車両としては、例えば、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータなどが挙げられる。
【０１０３】
また、実施形態３では、本発明に係る電池１００を搭載する電池使用機器して、ハンマードリル８００を例示したが、電池使用機器はこれに限られない。本発明に係る電池を搭載する電池使用機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。
【符号の説明】
【０１０４】
１００ リチウムイオン二次電池（電池）
１１０ 電池ケース
１２０ 円筒型電極体
１２１ 正極板
１２２ 正極集電箔
１２２ａ 正極箔内周面
１２２ｂ 正極箔外周面
１２３ａ 内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）
１２３ｂ 外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）
１３２ 負極集電箔
１３２ａ 負極箔内周面
１３２ｂ 負極箔外周面
１３３ａ 内周側負極活物質層
１３３ｂ 外周側負極活物質層
１４１ セパレータ
１５５ 正極端子
１６５ 負極端子
７００ ハイブリッド自動車（車両）
７１０ 組電池
８００ ハンマードリル（電池使用機器）
８１０ バッテリパック
ＫＸ ケース軸線
ＡＸ （円筒型電極体の）軸線
ＶＹ （軸線に直交する）径方向
ＶＡ （軸線の）径方向内側
ＶＢ （軸線の）径方向外側
ＮＹ （正極板の）長手方向
ＮＡ （正極板の）長手方向内側
ＮＢ （正極板の）長手方向外側
ＭＹ （負極板の）長手方向
Ｒ 半径
ｒ 半径差
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回された円筒型電極体を備えるリチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回された円筒型電極体を備えるリチウムイオン二次電池（以下、単に電池とも言う）が知られている。例えば、図１４に円筒型電極体９２０の横断面の部分拡大断面図を示すように、正極板９２１は、金属箔からなる正極集電箔９２２の両主面上に、それぞれ正極活物質を含む正極活物質層９２３ａ，９２３ｂを有する。また、負極板９３１は、金属箔からなる負極集電箔９３２の両主面上に、それぞれ負極活物質を含む負極活物質層９３３ａ，９３３ｂを有する。
【０００３】
そして、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂのうち、内周側（径方向内側）ＶＡ（図１４中、下方）に位置する内周側正極活物質層９２３ａと、負極活物質層９３３ａ，９３３ｂのうち、外周側（径方向外側）ＶＢ（図１４中、上方）に位置する外周側負極活物質層９３３ｂとが、セパレータ９４１を介して対向している。また、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂのうち、外周側（径方向外側）ＶＢに位置する外周側正極活物質層９２３ｂと、負極活物質層９３３ａ，９３３ｂのうち、内周側（径方向内側）ＶＡに位置する内周側負極活物質層９３３ａとが、セパレータ９４１を介して対向している。
なお、このような円筒型電極体を備える電池として、例えば特許文献１に開示された電池が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１８０７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の円筒型電極体９２０を備える電池では、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化が大きいという問題があった。その理由の１つとして、以下があると考えられる。即ち、円筒型電極体９２０を備える電池では、セパレータ９４１を介して対向する内周側正極活物質層９２３ａと外周側負極活物質層９３３ｂの対向面積比Ｆ１が、例えば円筒型電極体９２０の最内周部と最外周部で異なるなど、円筒型電極体９２０の径方向ＶＹ（図１４中、上下方向）について異なる。同様に、セパレータ９４１を介して対向する外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２も、円筒型電極体９２０の径方向ＶＹについて異なる。
【０００６】
具体的に説明すると、図１４に示すように、円筒型電極体９２０の正極集電箔９２２のうち、円筒型電極体９２０の軸線ＡＸ（図１４中、紙面に直交する方向に延びる）からの径方向ＶＹの距離（半径）がＲ（ｍｍ）だけ離れた部位及びこの付近の様子を考える。この軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）離れた正極集電箔９２２の部位上に形成された内周側正極活物質層９２３ａの面積Ｓｐａ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔９２２及び内周側正極活物質層９２３ａの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、内周側正極活物質層９２３ａの幅をＷ（ｍｍ）として、Ｓｐａ＝２πＷＲで表すことができる。
【０００７】
一方、セパレータ９４１を介してこの内周側正極活物質層９２３ａの径方向内側ＶＡ（図１４中、下方）に隣在して対向する外周側負極活物質層９３３ｂの面積Ｓｑｂ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔９２２と負極集電箔９３２との間隔（径方向ＶＹ距離の差）を半径差ｒ（ｍｍ）とし、負極集電箔９３２及び外周側負極活物質層９３３ｂの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、Ｓｑｂ＝２πＷ（Ｒ−ｒ）と表すことができる。すると、これらの対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｓｐａ／Ｓｑｂ＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）となる。
【０００８】
ここで、例えばｒ＝０．１０ｍｍとすると、軸線ＡＸから半径Ｒ＝１０．００ｍｍ離れた部位では、この対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）＝１．０１０となる。一方、軸線ＡＸからＲ＝５０．００ｍｍ離れた部位では、対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）＝１．００２となる。つまり、内周側正極活物質層９２３ａと外周側負極活物質層９３３ｂの対向面積比Ｆ１は、径方向内側ＶＡほど大きく、径方向外側ＶＢほど小さくなる。
【０００９】
次に、外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２を考える。軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）だけ離れた正極集電箔９２２の部位上に形成された外周側正極活物質層９２３ｂの面積Ｓｐｂ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔９２２及び外周側正極活物質層９２３ｂの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、Ｓｐｂ＝２πＷＲで表すことができる。
【００１０】
一方、セパレータ９４１を介してこの外周側正極活物質層９２３ｂの径方向外側ＶＢ（図１４中、上方）に隣在して対向する内周側負極活物質層９３３ａの面積Ｓｑａ（ｍｍ2 ）は、負極集電箔９３２及び内周側負極活物質層９３３ａの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、Ｓｑａ＝２πＷ（Ｒ＋ｒ）で表すことができる。すると、これらの対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｓｐｂ／Ｓｑａ＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）となる。
【００１１】
ここで、例えばｒ＝０．１０ｍｍ、半径Ｒ＝１０．００ｍｍとすると、この対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）＝０．９９０となる。一方、半径Ｒ＝５０．００ｍｍとすると、対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）＝０．９９８となる。つまり、外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２は、径方向内側ＶＡほど小さく、径方向外側ＶＢほど大きくなる。
【００１２】
そして、これらの対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なることにより、リチウムを挿入脱離可能な容量比Ｄ１，Ｄ２も径方向ＶＹについて異なる。即ち、一様な正極活物質層９２３ａ，９２３ｂ及び一様な負極活物質層９３３ａ，９３３ｂを形成した場合、単位面積当たりの正極活物質層９２３ａ，９２３ｂから取り出し得るリチウムイオンの量（容量）は、場所によらず一定である。また、単位面積当たりの負極活物質層９３３ａ，９３３ｂに挿入し得るリチウムイオンの量（容量）も、場所によらず一定である。
【００１３】
このため、内周側正極活物質層９２３ａと外周側負極活物質層９３３ｂの対向面積比Ｆ１が径方向ＶＹについて異なるので、これに対応して、これらの容量比Ｄ１も径方向ＶＹについて異なるものとなる。また、外周側正極活物質層９２３ｂと内周側負極活物質層９３３ａの対向面積比Ｆ２が径方向ＶＹについて異なるので、これに対応して、これらの容量比Ｄ２も径方向ＶＹについて異なるものとなる。すると、この電池を充放電させると、径方向ＶＹ及び正極板９２１の径方向内側ＶＡと径方向外側ＶＢについて、電流密度に不均一が生じて、容量劣化が進行し易くなると考えられる。
【００１４】
この問題を解決するため、例えば、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂの単位面積当たりの重量を、径方向ＶＹについて変える（正極板９２１の長手方向について変える）ことが考えられる。即ち、内周側正極活物質層９２３ａの単位面積当たりの重量を、対向面積比Ｆ１の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど小さく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど大きくする。この場合、内周側正極活物質層９２３ａの厚みが、径方向内側ＶＡほど薄く、径方向外側ＶＢほど厚くなる。
【００１５】
また逆に、外周側正極活物質層９２３ｂの単位面積当たりの重量を、対向面積比Ｆ２の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど大きく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど小さくする。この場合、外周側正極活物質層９２３ｂの厚みが、径方向内側ＶＡほど厚く、径方向外側ＶＢほど薄くなる。このようにすることで、対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２を径方向ＶＹについて等しくできる。
しかしながら、このようにして正極活物質層９２３ａ，９２３ｂの単位面積当たりの重量を径方向ＶＹ（長手方向）について変化させた電池でも、後述するように、充放電の繰り返しに伴う容量劣化が大きいことが判った（図１０における比較例２のグラフを参照）。
【００１６】
そこで次に、正極活物質層９２３ａ，９２３ｂに含まれる正極活物質の重量比を、径方向ＶＹ（長手方向）について変えることを試みた。即ち、内周側正極活物質層９２３ａに占める正極活物質の重量比を、対向面積比Ｆ１の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど小さく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど大きくする。また逆に、外周側正極活物質層９２３ｂに占める正極活物質の重量比を、対向面積比Ｆ２の径方向ＶＹの違いを解消すべく、径方向内側ＶＡ（長手方向内側）ほど大きく、径方向外側ＶＢ（長手方向外側）ほど小さくする。このようにすることでも、対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２を径方向ＶＹについて等しくできる。
しかしながら、このようにして正極活物質層９２３ａ，９２３ｂにおける正極活物質の重量比を径方向ＶＹ（長手方向）について変化させた電池でも、後述するように、充放電の繰り返しに伴う容量劣化が大きいことが判った（図１０における比較例３のグラフを参照）。
【００１７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回された円筒型電極体を備えるリチウムイオン二次電池において、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回されてなる円筒型電極体を備え、前記正極板は、径方向内側を向く正極箔内周面、及び、径方向外側を向く正極箔外周面を有する帯状の正極集電箔と、前記正極箔内周面上に、前記正極板の長手方向に延びる形態に形成された内周側正極活物質層と、前記正極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成された外周側正極活物質層と、を有し、前記負極板は、径方向内側を向く負極箔内周面、及び、径方向外側を向く負極箔外周面を有する帯状の負極集電箔と、前記負極箔内周面上に、前記負極板の長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記外周側正極活物質層と対向する内周側負極活物質層と、前記負極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記内周側正極活物質層と対向する外周側負極活物質層と、を有するリチウムイオン二次電池であって、前記正極板の前記長手方向のうち、前記円筒型電極体を構成した状態において、前記径方向内側に位置する向きを長手方向内側、前記径方向外側に位置する向きを長手方向外側とし、前記円筒型電極体において、前記正極集電箔の任意の位置における、前記軸線からの径方向距離を半径Ｒ（ｍｍ）とし、前記任意の位置における、前記正極集電箔と前記セパレータを介してこれに隣り合う前記負極集電箔との前記径方向距離の差を半径差ｒ（ｍｍ）とし、単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量を、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（ｍｏｌ／ｇ）とし、単位面積当たりの前記内周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、単位面積当たりの前記外周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）としたとき、前記内周側正極活物質層及び前記外周側正極活物質層は、前記内周側正極活物質層が、前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、前記長手方向について、この内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、前記長手方向について、この内周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、前記内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど大きくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた分布内周側正極活物質層である、及び、前記外周側正極活物質層が、前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、前記長手方向について、この外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、前記長手方向について、この外周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、前記外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど小さくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた分布外周側正極活物質層である、の少なくともいずれかであるリチウムイオン二次電池である。
【００１９】
このリチウムイオン二次電池では、内周側正極活物質層を分布内周側正極活物質層としている。即ち、内周側正極活物質層は、正極板の長手方向（円筒型電極体を構成した状態での径方向）について、この内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この内周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向（径方向）について、内周側正極活物質層の内部抵抗を等しくできる。
【００２０】
加えて、この内周側正極活物質層は、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、長手方向（径方向）について、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側（径方向外側）ほど大きくなる態様に、複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、内周側正極活物質層と外周側負極活物質層の対向面積比Ｆ１が、径方向外側ほど小さくなるにも拘わらず、これらの容量比Ｄ１は、径方向について等しくされている。というのも、対向面積比Ｆ１は、前述のように、Ｆ１＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）であるので、内周層Ｌｉ容量Ｃａを、対向面積比Ｆ１の逆数である（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側（径方向外側）ほど大きくすれば、容量比Ｄ１は、半径Ｒが変化しても常に一定となるからである。
かくして、充放電の際、径方向について電流密度に不均一が生じ難くなる。従って、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００２１】
或いは、このリチウムイオン二次電池では、外周側正極活物質層を分布外周側正極活物質層としている。即ち、外周側正極活物質層は、長手方向（径方向）について、この外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この外周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向（径方向）について、外周側正極活物質層の内部抵抗を等しくできる。
【００２２】
加えて、外周側正極活物質層は、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、長手方向（径方向）について、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側（径方向外側）ほど小さくなる態様に、複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、外周側正極活物質層と内周側負極活物質層の対向面積比Ｆ２が、径方向外側ほど大きくなるにも拘わらず、これらの容量比Ｄ２は、径方向について等しくされている。というのも、対向面積比Ｆ２は、前述のように、Ｆ２＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）であるので、外周層Ｌｉ容量Ｃｂを、対向面積比Ｆ２の逆数である（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側（径方向外側）ほど小さくすれば、容量比Ｄ２は、半径Ｒが変化しても常に一定となるからである。
かくして、充放電の際、径方向について電流密度に不均一が生じ難くなる。従って、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００２３】
なお、内周側正極活物質層に用いる複数種の正極活物質と外周側正極活物質層に用いる複数種の正極活物質とは、同じ種類でもよいし、一部または全部が異なる種類でもよい。正極活物質としては、例えば、ＬｉＦｅ2（ＳＯ4）2 、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＭｎＰＯ4 、ＬｉＦｅＰＯ4 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＮｉxＭｎyＣｏ(1-x-y)Ｏ2 （但し、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｘ＋ｙ＜１）、Ｌｉ2ＭｎＯ3 などが挙げられる。なお、これらの正極活物質は、後に例示したものほど、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量）が大きい。即ち、これらの正極活物質の中では、ＬｉＦｅ2（ＳＯ4）2 が最も活物質Ｌｉ容量Ｃｋが小さく、Ｌｉ2ＭｎＯ3 が最も活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい。
【００２４】
更に、上記のリチウムイオン二次電池であって、前記分布内周側正極活物質層は、複数種の前記正極活物質として、第１正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第２正極活物質とを含み、前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第２正極活物質の存在比を大きくしてなり、前記分布外周側正極活物質層は、複数種の前記正極活物質として、第３正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第４正極活物質とを含み、前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第４正極活物質の存在比を小さくしてなるリチウムイオン二次電池とすると良い。
【００２５】
このようにすることで、分布内周側正極活物質層或いは分布外周側正極活物質層を、それぞれ２種類の正極活物質を用いるだけで容易に形成でき、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる電池を、容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係るリチウムイオン二次電池を示す縦断面図である。
【図２】実施形態１に係り、円筒型電極体を示す斜視図である。
【図３】実施形態１に係り、円筒型電極体の図２の上方から見た平面図である。
【図４】実施形態１に係り、円筒型電極体の横断面の部分拡大断面図である。
【図５】実施形態１に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態を示す部分平面図である。
【図６】実施形態１に係り、正極板を示す平面図である。
【図７】実施形態１に係り、負極板を示す平面図である。
【図８】実施形態１に係り、セパレータを示す平面図である。
【図９】実施形態１に係るリチウムイオン二次電池の製造方法に関し、正極集電箔上に正極活物質ペーストを塗布する様子を示す説明図である。
【図１０】実施例及び比較例１〜３のリチウムイオン二次電池に関し、充放電サイクル試験後の容量維持率を示すグラフである。
【図１１】実施例及び比較例１〜３のリチウムイオン二次電池に関し、軸線からの半径Ｒと内部抵抗の抵抗比との関係を示すグラフである。
【図１２】実施形態２に係るハイブリッド自動車を示す説明図である。
【図１３】実施形態３に係るハンマードリルを示す説明図である。
【図１４】従来技術に係るリチウムイオン二次電池における円筒型電極体の横断面の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態１に係るリチウムイオン二次電池１００（以下、単に電池１００とも言う）を示す。また、図２〜図５に、この電池１００を構成する円筒型電極体１２０及びこれを展開した状態を示す。また、図６〜図８に、円筒型電極体１２０を構成する正極板１２１、負極板１３１及びセパレータ１４１をぞれぞれ示す。
【００２８】
この電池１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両や、ハンマードリル等の電池使用機器に搭載される円筒型電池である。この電池１００は、円筒型の電池ケース１１０、この電池ケース１１０内に収容された円筒型電極体１２０、この円筒型電極体１２０に接続された正極集電部材１５０及び負極集電部材１６０、電池ケース１１０に固設された正極端子１５５及び負極端子１６５等から構成されている（図１参照）。また、電池ケース１１０内には、非水系の電解液１１７が保持されている。
【００２９】
このうち、電池ケース１１０は、金属（本実施形態１ではアルミニウム）により形成されている。この電池ケース１１０は、そのケース軸線ＫＸ方向の一方側ＫＣ（図１中、上方）が開口する一方、ケース軸線ＫＸ方向の他方側ＫＤ（図１中、下方）が閉塞した有底円筒状のケース本体部材１１１と、このケース本体部材１１１の開口１１１ｈを閉塞する円板状のケース蓋部材１１３とから構成されている。
【００３０】
より具体的には、ケース本体部材１１１は、ケース軸線ＫＸに沿って一方側筒端部１１１ａｃから他方側筒端部１１１ａｄまで延びる円筒状のケース筒部１１１ａと、このケース筒部１１１ａの他方側筒端部１１１ａｄを閉塞する円板状のケース底部１１１ｂとからなる。そして、ケース蓋部材１１３は、リング状のシール部材１１９を介して、ケース筒部１１１ａの一方側筒端部１１１ａｃに加締め固定されている。
【００３１】
また、この電池ケース１１０のうち、ケース筒部１１１ａの他方側筒端部１１１ａｄ近傍には、電池ケース１１０の内圧が所定圧力に達した際に破断する非復帰型の安全弁１１５が設けられている。
また、電池ケース１１０のうち、ケース軸線ＫＸ方向の一方側ＫＣの端部をなすケース蓋部材１１３の中央には、正極端子１５５が固設されている。この正極端子１５５は、外周に雄ねじが形成された円柱状をなし、ケース蓋部材１１３から一方側ＫＣに突出している。この正極端子１５５は、ケース蓋部材１１３及び後述する正極集電部材１５０を介して、円筒型電極体１２０の後述する正極集電部１２１ｍに電気的に接続されている。
【００３２】
一方、電池ケース１１０のうち、ケース軸線ＫＸ方向の他方側ＫＤの端部をなすケース底部１１１ｂの中央には、負極端子１６５が固設されている。この負極端子１６５も、正極端子１５５と同様に外周に雄ねじが形成された円柱状をなし、ケース底部１１１ｂから他方側ＫＤに突出している。この負極端子１６５は、ケース底部１１１ｂ及び後述する負極集電部材１６０を介して、円筒型電極体１２０の後述する負極集電部１３１ｍに電気的に接続されている。
【００３３】
次に、円筒型電極体１２０について説明する。この円筒型電極体１２０は、軸線ＡＸを有する円筒状をなし、この軸線ＡＸと前述のケース軸線ＫＸとが一致する形態で、電池ケース１１０内に収容されている（図１参照）。この円筒型電極体１２０は、帯状の正極板１２１（図６参照）と帯状の負極板１３１（図７参照）とが、帯状のセパレータ１４１（図８参照）を介して互いに重ねられて（図５参照）、軸線ＡＸ周りに円筒状に捲回されたものである（図２及び図３参照）。
【００３４】
正極板１２１（図６参照）は、芯材として、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔１２２を有する。この正極集電箔１２２は、円筒型電極体１２０を構成した状態において、軸線ＡＸの径方向内側ＶＡを向く主面である正極箔内周面１２２ａと、軸線ＡＸの径方向外側ＶＢを向く主面である正極箔外周面１２２ｂとを有する。
【００３５】
このうち正極箔内周面１２２ａ上には、正極活物質層（内周側正極活物質層）１２３ａが形成されている。この内周側正極活物質層１２３ａは、正極箔内周面１２２ａのうち幅方向ＥＹ（図５及び図６中、上下方向）の一部に形成され、正極板１２１の長手方向ＮＹ（図５及び図６中、左右方向）に延びる帯状をなす。この内周側正極活物質層１２３ａは、その全域がセパレータ１４１を介して、負極板１３１の後述する外周側負極活物質層１３３ｂと対向している（図４及び図５参照）。
【００３６】
また、正極箔外周面１２２ｂ上にも、正極活物質層（外周側正極活物質層）１２３ｂが形成されている。この外周側正極活物質層１２３ｂは、正極箔外周面１２２ｂのうち幅方向ＥＹの一部に形成され、長手方向ＮＹに延びる帯状をなす。この外周側正極活物質層１２３ｂは、その全域がセパレータ１４１を介して、負極板１３１の後述する内周側負極活物質層１３３ａと対向している（図４及び図５参照）。なお、これら内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂの詳細ついては後述する。
【００３７】
正極板１２１のうち、自身の厚み方向に正極集電箔１２２、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂが存在する帯状の部位が、正極部１２１ｗである。また、正極板１２１に正極部１２１ｗを設けたことに伴い、正極集電箔１２２のうち、幅方向ＥＹの片方の端部（図５及び図６中、上方）は、長手方向ＮＹに帯状に延び、自身の厚み方向に正極活物質層１２３ａ，１２３ｂが存在しない正極集電部１２１ｍとなっている。円筒型電極体１２０において、この正極集電部１２１ｍの幅方向ＥＹの一部は、セパレータ１４１から軸線ＡＸ方向の一方側ＡＣに渦巻き状をなして突出しており（図１及び図２参照）、正極集電部材１５０と接続している。
【００３８】
この正極集電部材１５０は、円板状をなす集電板部１５１と、この集電板部１５１からケース軸線ＫＸ方向の一方側ＫＣ（軸線ＡＸ方向の一方側ＡＣ、図１中、上方）に延びるリード部１５３とからなる（図１参照）。集電板部１５１のうち、ケース軸線ＫＸ方向の他方側ＫＤ（軸線ＡＸ方向の他方側ＡＤ、図１中、下方）の主面１５１ｄには、前述した正極板１２１の正極集電部１２１ｍが接合されている。一方で、リード部１５３は、ケース蓋部材１１３のうち、他方側ＫＤ（他方側ＡＤ）の主面１１３ｄに当接している。これにより、円筒型電極体１２０の正極板１２１（正極集電部１２１ｍ）と、ケース蓋部材１１３に立設された前述の正極端子１５５とが電気的に接続されている。
【００３９】
次に、負極板１３１について説明する（図７参照）。負極板１３１は、芯材として、帯状の銅箔からなる負極集電箔１３２を有する。この負極集電箔１３２は、円筒型電極体１２０を構成した状態において、軸線ＡＸの径方向内側ＶＡを向く主面である負極箔内周面１３２ａと、軸線ＡＸの径方向外側ＶＢを向く主面である負極箔外周面１３２ｂとを有する。
【００４０】
このうち負極箔内周面１３２ａ上には、負極活物質層（内周側負極活物質層）１３３ａが形成されている。この内周側負極活物質層１３３ａは、負極箔内周面１３２ａのうち幅方向ＦＹ（図５及び図７中、上下方向）の一部に形成され、負極板１３１の長手方向ＭＹ（図５及び図７中、左右方向）に延びる帯状をなす。この内周側負極活物質層１３３ａのうち、幅方向ＦＹの両端部を除く幅方向ＦＹの中央部１３３ａｇは、セパレータ１４１を介して、正極板１２１の外周側正極活物質層１２３ｂと対向している（図４及び図５参照）。
【００４１】
また、負極箔外周面１３２ｂ上にも、負極活物質層（外周側負極活物質層）１３３ｂが形成されている。この外周側負極活物質層１３３ｂは、負極箔外周面１３２ｂのうち幅方向ＦＹの一部に形成され、長手方向ＭＹに延びる帯状をなす。この外周側負極活物質層１３３ｂのうち、幅方向ＦＹの両端部を除く幅方向ＦＹの中央部１３３ｂｇは、セパレータ１４１を介して、正極板１２１の内周側正極活物質層１２３ａと対向している（図４及び図５参照）。
【００４２】
これらの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂは、いずれも、負極活物質（本実施形態１では天然黒鉛）と、結着剤（本実施形態１ではスチレン・ブタジエン共重合体（ＳＢＲ））と、増粘剤（本実施形態１ではカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ））とから形成されている。これらの重量比（配合比）は、天然黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９５：２．５：２．５であり、この重量比は場所によらず一定となっている。
【００４３】
また、これらの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂは、いずれも、単位面積当たりの重量が場所によらず一定であり、また、その厚みが場所によらず一定となっている。従って、単位面積当たりの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂに挿入可能なリチウムイオンの容量を、負極層Ｌｉ容量Ｃｅ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）としたとき、この負極層Ｌｉ容量Ｃｅ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）も、場所によらず一定となっている。本実施形態１では、この負極層Ｌｉ容量Ｃｅは、後述する内周側正極活物質層１２３ａの内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ１）及び外周側正極活物質層１２３ｂの外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ２）（本実施形態１では共に０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 ）の１．５倍である０．００８４ｍｏｌ／ｍｍ2 となっている。
【００４４】
負極板１３１のうち、自身の厚み方向に負極集電箔１３２、内周側負極活物質層１３３ａ及び外周側負極活物質層１３３ｂが存在する帯状の部位が、負極部１３１ｗである。また、負極板１３１に負極部１３１ｗを設けたことに伴い、負極集電箔１３２のうち、幅方向ＦＹの片方の端部（図５及び図７中、下方）は、長手方向ＭＹに帯状に延び、自身の厚み方向に負極活物質層１３３ａ，１３３ｂが存在しない負極集電部１３１ｍとなっている。円筒型電極体１２０において、この負極集電部１３１ｍの幅方向の一部は、セパレータ１４１から軸線ＡＸ方向の他方側ＡＤに渦巻き状をなして突出しており（図１及び図２参照）、負極集電部材１６０と接続している。
【００４５】
この負極集電部材１６０は、円板状をなす集電板部１６１、この集電板部１６１から他方側ＫＤ（他方側ＡＤ、図１中、下方）に延びるリード部１６３とからなる（図１参照）。集電板部１６１のうち、一方側ＫＣ（一方側ＡＣ、図１中、上方）の主面１６１ｃには、前述した負極板１３１の負極集電部１３１ｍが接合されている。一方で、リード部１６３は、ケース本体部材１１１のケース底部１１１ｂのうち、一方側ＫＣ（一方側ＡＣ）の主面１１１ｂｃに当接している。これにより、円筒型電極体１２０の負極板１３１（負極集電部１３１ｍ）と、ケース底部１１１ｂに立設された前述の負極端子１６５とが電気的に接続されている。
【００４６】
セパレータ１４１，１４１は、いずれも、ポリエチレン（ＰＥ）層とポリプロピレン（ＰＰ）層とが積層された樹脂製の多孔質膜であり、帯状をなす（図４、図５及び図８参照）。
【００４７】
ここで、正極板１２１の長手方向ＮＹのうち、円筒型電極体１２０を構成した状態において、径方向内側ＶＡに位置する向きを長手方向内側ＮＡ、径方向外側ＶＢに位置する向きを長手方向外側ＮＢとする（図５及び図６参照）。
また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の任意の位置における、軸線ＡＸからの径方向ＶＹの距離を半径Ｒ（ｍｍ）とする（図３及び図４参照）。また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の任意に位置における、正極集電箔１２２とセパレータ１４１を介してこれに隣り合う負極集電箔１３２との径方向ＶＹの距離の差（円筒型電極体１２０を構成した状態での正極集電箔１２２と負極集電箔１３２との間隔（厚み方向の中心間距離））を半径差ｒ（ｍｍ）とする。本実施形態１では、半径差ｒ＝０．１０ｍｍである。
【００４８】
また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の長手方向内側ＮＡ（径方向内側ＶＡ）の端部における、軸線ＡＸからの径方向ＶＹ距離を、最小半径Ｒ１（ｍｍ）とする（図３参照）。本実施形態１では、最小半径Ｒ１＝１０．００ｍｍである。また、円筒型電極体１２０において、正極集電箔１２２の長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）の端部における、軸線ＡＸからの径方向ＶＹ距離を、最大半径Ｒ２（ｍｍ）とする（図３参照）。本実施形態１では、最大半径Ｒ２＝５０．００ｍｍである。
【００４９】
また、半径Ｒの部位における、単位面積当たりの内周側正極活物質層１２３ａから取り出し得るリチウムイオンの量を、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。
そして、最小半径Ｒ１の部位における内周層Ｌｉ容量を、Ｃａ（Ｒ１）＝Ｃａ１（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、最大半径Ｒ２の部位における内周層Ｌｉ容量を、Ｃａ（Ｒ２）＝Ｃａ２（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。本実施形態１では、内周層Ｌｉ容量Ｃａ１＝０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 であり、内周層Ｌｉ容量Ｃａ２＝０．００６０ｍｏｌ／ｍｍ2 である。
【００５０】
また、半径Ｒの部位における、単位面積当たりの外周側正極活物質層１２３ｂから取り出し得るリチウムイオンの量を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。
そして、最小半径Ｒ１の部位における外周層Ｌｉ容量を、Ｃｂ（Ｒ１）＝Ｃｂ１（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、最大半径Ｒ２の部位における外周層Ｌｉ容量を、Ｃｂ（Ｒ２）＝Ｃｂ２（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とする。本実施形態１では、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ１＝０．００６０ｍｏｌ／ｍｍ2 （前述の内周層Ｌｉ容量Ｃａ２に等しい）であり、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ２＝０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 （前述の内周層Ｌｉ容量Ｃａ１に等しい）である。
【００５１】
前述の内周側正極活物質層１２３ａは、次述する正極活物質と、導電剤（本実施形態１ではアセチレンブラック（ＡＢ））と、結着剤（本実施形態１ではポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ））とから形成されている。単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量を、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（ｍｏｌ／ｇ）としたとき、本実施形態１では、正極活物質として、この活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種（本実施形態１では２種類）の正極活物質を用いている。具体的には、これら２種類の正極活物質として、前述の第１正極活物質に相当するＬｉＦｅＰＯ4 （Ｃｋ＝０．００６ｍｏｌ／ｇ）と、これよりも活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きく、前述の第２正極活物質に相当するＬｉ2ＭｎＯ3 （Ｃｋ＝０．０１８ｍｏｌ／ｇ）を用いた。これらの正極活物質の内周側正極活物質層１２３ａにおける存在比については後述する。
【００５２】
また、この内周側正極活物質層１２３ａは、正極板１２１の長手方向ＮＹ（円筒型電極体１２０を構成した状態における径方向ＶＹ）について、目付け量、即ち、この内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量（ｍｇ／ｃｍ2 ）が等しくされている。本実施形態１では、内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量は、１０ｍｇ／ｃｍ2 であり、この重量が場所によらず一定となっている。
【００５３】
また、この内周側正極活物質層１２３ａは、正極板１２１の長手方向ＮＹ（径方向ＫＹ）について、この内周側正極活物質層１２３ａに占める正極活物質全体の重量比（配合比）が等しくされている。本実施形態１では、内周側正極活物質層１２３ａを構成する正極活物質、ＡＢ及びＰＶＤＦの重量比が、正極活物質：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０であり、この重量比が場所によらず一定となっている。
【００５４】
加えて、この内周側正極活物質層１２３ａは、前述の内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）が（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（円筒型電極体１２０を構成した状態における径方向外側ＶＢ）ほど大きくなる態様に、複数種の正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）の存在比を分布させた分布内周側正極活物質層となっている。
【００５５】
ところで、図４に示すように、円筒型電極体１２０において、軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）だけ離れた正極集電箔１２２の部位上に形成された内周側正極活物質層１２３ａの面積Ｓｐａ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔１２２及び内周側正極活物質層１２３ａの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、内周側正極活物質層１２３ａの幅をＷ（ｍｍ）として、Ｓｐａ＝２πＷＲで表すことができる。
【００５６】
一方、セパレータ１４１を介してこの内周側正極活物質層１２３ａの径方向内側ＶＡ（図４中、下方）に隣在して対向する外周側負極活物質層１３３ｂのうち中央部１３３ｂｇの面積Ｓｑｂ（ｍｍ2 ）は、中央部１３３ｂｇの幅も同じＷ（ｍｍ）となるので、Ｓｑｂ＝２πＷ（Ｒ−ｒ）と表すことができる。
従って、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂの中央部１３３ｂｇの対向面積比Ｆ１は、Ｆ１＝Ｓｐａ／Ｓｑｂ＝Ｒ／（Ｒ−ｒ）となる。この対向面積比Ｆ１は、半径Ｒの関数であるので、半径Ｒに応じて変化する。具体的には、対向面積比Ｆ１は、半径Ｒが小さいほど（径方向内側ＶＡほど）大きく、半径Ｒが大きいほど（径方向外側ＶＢほど）小さい。
【００５７】
これに対し、本実施形態１の内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）１２３ａは、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を、対向面積比Ｆ１の逆数である（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくしている。具体的には、半径Ｒの部位における内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を、最小半径Ｒ１の部位における内周層Ｌｉ容量Ｃａ１を用いて、
Ｃａ（Ｒ）＝Ｃａ１｛Ｒ１／（Ｒ１−ｒ）｝｛（Ｒ−ｒ）／Ｒ｝ …式（１）
と表すことができる。或いは、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を、最大半径Ｒ２の部位における内周層Ｌｉ容量Ｃａ２を用いて、
Ｃａ（Ｒ）＝Ｃａ２｛Ｒ２／（Ｒ２−ｒ）｝｛（Ｒ−ｒ）／Ｒ｝ …式（２）
と表すこともできる。
【００５８】
このような分布内周側正極活物質層１２３ａは、具体的には、これに含まれる２種類の正極活物質（ＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）のうち、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きいＬｉ2ＭｎＯ3 （第２正極活物質）の正極活物質における存在比を、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくして、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）を式（１）に従って、長手方向外側ＮＢほど大きくしている。これにより、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂ（その中央部１３３ｂｇ）の対向面積比Ｆ１が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂ（その中央部１３３ｂｇ）の容量比Ｄ１＝（内周層Ｌｉ容量Ｃａ）／（負極層Ｌｉ容量Ｃｅ）は、半径Ｒを変化させても変わらない、つまり、径方向ＶＹについて等しくなっている。
【００５９】
また、外周側正極活物質層１２３ｂも、内周側正極活物質層１２３ａと同様に、正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）と、導電剤（本実施形態１ではＡＢ）と、結着剤（本実施形態１ではＰＶＤＦ）とから形成されている。外周側正極活物質層１２３ｂに含まれるＬｉＦｅＰＯ4 は、前述の第３正極活物質に相当し、外周側正極活物質層１２３ｂに含まれるＬｉ2ＭｎＯ3 は、前述の第４正極活物質に相当する。
また、この外周側正極活物質層１２３ｂも、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、この外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量（ｍｇ／ｃｍ2 ）が等しくされている。具体的には、単位面積当たりの重量は、内周側正極活物質層１２３ａと同じく、１０ｍｇ／ｃｍ2 であり、この重量が場所によらず一定となっている。
【００６０】
また、この外周側正極活物質層１２３ｂも、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、この外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比（配合比）が等しくされている。具体的には、内周側正極活物質層１２３ａと同様に、正極活物質：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０であり、この重量比が場所によらず一定となっている。
【００６１】
加えて、この外周側正極活物質層１２３ｂは、前述の外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）が（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくなる態様に、複数種の正極活物質（本実施形態１では、内周側正極活物質層１２３ａと同様に、ＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）の存在比を分布させた分布外周側正極活物質層となっている。
【００６２】
図４に示すように、円筒型電極体１２０において、軸線ＡＸから半径Ｒ（ｍｍ）だけ離れた正極集電箔１２２の部位上に形成された外周側正極活物質層１２３ｂの面積Ｓｐｂ（ｍｍ2 ）は、正極集電箔１２２及び外周側正極活物質層１２３ｂの厚みをそれぞれ無視して円筒面を仮定すれば、外周側正極活物質層１２３ｂの幅をＷ（ｍｍ）として、Ｓｐｂ＝２πＷＲで表すことができる。
【００６３】
一方、セパレータ１４１を介してこの外周側正極活物質層１２３ｂの径方向外側ＶＢ（図４中、上方）に隣在して対向する内周側負極活物質層１３３ａのうち中央部１３３ａｇの面積Ｓｑａ（ｍｍ2 ）は、中央部１３３ａｇの幅も同じＷ（ｍｍ）となるので、Ｓｑａ＝２πＷ（Ｒ＋ｒ）と表すことができる。
従って、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａの中央部１３３ａｇの対向面積比Ｆ２は、Ｆ２＝Ｓｐｂ／Ｓｑａ＝Ｒ／（Ｒ＋ｒ）となる。この対向面積比Ｆ２は、半径Ｒの関数であるので、半径Ｒに応じて変化する。具体的には、対向面積比Ｆ２は、半径Ｒが小さいほど（径方向内側ＶＡほど）小さく、半径Ｒが大きいほど（径方向外側ＶＢほど）大きい。
【００６４】
これに対し、本実施形態１の外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）１２３ｂは、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）を、対向面積比Ｆ２の逆数である（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくしている。具体的には、半径Ｒの部位における外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）を、最小半径Ｒ１の部位における外周層Ｌｉ容量Ｃｂ１を用いて、
Ｃｂ（Ｒ）＝Ｃｂ１｛Ｒ１／（Ｒ１＋ｒ）｝｛（Ｒ＋ｒ）／Ｒ｝ …式（３）
と表すことができる。或いは、外周層Ｌｉ容量ＣｂＲを、最大半径Ｒ２の部位における外周層Ｌｉ容量Ｃｂ２を用いて、
Ｃｂ（Ｒ）＝Ｃｂ２｛Ｒ２／（Ｒ２＋ｒ）｝｛（Ｒ＋ｒ）／Ｒ｝ …式（４）
と表すこともできる。
【００６５】
このような分布外周側正極活物質層１２３ｂは、具体的には、これに含まれる２種類の正極活物質（ＬｉＦｅＰＯ4 及びＬｉ2ＭｎＯ3 ）のうち、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きいＬｉ2ＭｎＯ3 （第３正極活物質）の正極活物質における存在比を、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくして、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）を式（３）に従って、長手方向外側ＮＢほど小さくしている。これにより、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａ（その中央部１３３ａｇ）の対向面積比Ｆ２が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａ（その中央部１３３ａｇ）の容量比Ｄ２＝（外周層Ｌｉ容量Ｃｂ）／（負極層Ｌｉ容量Ｃｅ）は、半径Ｒを変化させても変わらない、つまり、径方向ＶＹについて等しくなっている。
【００６６】
以上で説明したように、本実施形態１に係る電池１００では、内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）１２３ａが、長手方向ＮＹについて、この内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量が等しくされてなり、また、長手方向ＮＹについて、この内周側正極活物質層１２３ａに占める正極活物質全体の重量比が等しくされてなる。加えて、内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）１２３ａは、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種（本実施形態１では２種類）の正極活物質を含み、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくなる態様に、これらの正極活物質の存在比を分布させてなる。
【００６７】
また、外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）１２３ｂは、長手方向ＮＹについて、この外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量が等しくされてなり、また、長手方向ＮＹについて、この外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比が等しくされてなる。加えて、外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）１２３ｂは、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種（本実施形態１では２種類）の正極活物質を含み、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さくなる態様に、これらの正極活物質の存在比を分布させてなる。
【００６８】
この電池１００では、正極板１２１の長手方向ＮＹ（円筒型電極体１２０の径方向ＶＹ）について、内周側正極活物質層１２３ａの単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この内周側正極活物質層１２３ａに占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、内周側正極活物質層１２３ａの内部抵抗を等しくできる。
【００６９】
加えて、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくなる態様に、内周側正極活物質層１２３ａにおける複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、内周側正極活物質層１２３ａと外周側負極活物質層１３３ｂの対向面積比Ｆ１が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、これらの容量比Ｄ１は、径方向ＶＹについて等しくされている。
従って、充放電の際、径方向ＶＹについて電流密度に不均一が生じ難くなる。かくして、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００７０】
また、この電池１００では、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量を等しくすると共に、この外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比を等しくしている。これにより、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、外周側正極活物質層１２３ｂの内部抵抗を等しくできる。
【００７１】
加えて、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくなる態様に、外周側正極活物質層１２３ｂにおける複数種の正極活物質の存在比を分布させている。これにより、外周側正極活物質層１２３ｂと内周側負極活物質層１３３ａの対向面積比Ｆ２が、径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、これらの容量比Ｄ２は、径方向ＶＹについて等しくされている。
従って、充放電の際、径方向ＶＹについて電流密度に不均一が生じ難くなる。かくして、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる。
【００７２】
更に本実施形態１では、分布内周側正極活物質層１２３ａは、複数種の正極活物質として、第１正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 ）と、これよりも活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第２正極活物質（本実施形態１ではＬｉ2ＭｎＯ3 ）とを含み、長手方向外側ＮＢほど、これら２種類の正極活物質における第２正極活物質の存在比を大きくしている。また、分布外周側正極活物質層１２３ｂは、複数種の正極活物質として、第３正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 ）と、これよりも活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第４正極活物質（本実施形態１ではＬｉ2ＭｎＯ3 ）とを含み、長手方向外側ＮＢほど、これら２種類の正極活物質における第４正極活物質の存在比を小さくしている。
【００７３】
このようにすることで、分布内周側正極活物質層１２３ａ及び分布外周側正極活物質層１２３ｂを、それぞれ２種類の正極活物質を用いるだけで容易に形成でき、充放電（特にハイレート充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できる電池１００を、容易に構成できる。
【００７４】
次いで、上記電池１００の製造方法について説明する。
まず、正極板１２１を製造する。即ち、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔１２２を用意する。また、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが小さい方の正極活物質（本実施形態１ではＬｉＦｅＰＯ4 ）を含む低容量正極活物質ペーストＫＰ１と、活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい方の正極活物質（本実施形態１ではＬｉ2ＭｎＯ3 ）を含む高容量正極活物質ペーストＫＰ２を、それぞれ作成する（図９参照）。
【００７５】
具体的には、ＬｉＦｅＰＯ4 と導電剤（本実施形態１ではＡＢ）と結着剤（本実施形態１ではＰＶＤＦ）とを、ＬｉＦｅＰＯ4 ：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０の重量比で、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を分散溶媒として混合して、低容量正極活物質ペーストＫＰ１を作成する。また、Ｌｉ2ＭｎＯ3 と導電剤（本実施形態１ではＡＢ）と結着剤（本実施形態１ではＰＶＤＦ）とを、Ｌｉ2ＭｎＯ3 ：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝８５：５：１０の重量比で、ＮＭＰを分散溶媒として混合して、高容量正極活物質ペーストＫＰ２を作成する。
【００７６】
そして、図９に示すように、ブレードコータにより、正極集電箔１２２の正極箔内周面１２２ａのうち、正極部１２１ｗとなる部位に、低容量正極活物質ペーストＫＰ１及び高容量正極活物質ペースＫＰ２を塗布する。その際、低容量正極活物質ペーストＫＰ１をベースに、塗膜における高容量正極活物質ペーストＫＰ２の割合が徐々に増すように、ブレードＢＬ上に予めこれらの正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を配置する。そして、正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２の塗布を正極集電箔１２２の長手方向内側ＮＡから開始し、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（Ｒ）が（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど大きくなるようにする。その後、塗布された正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を熱風により乾燥させて、長手方向ＮＹに延びる帯状の内周側正極活物質層１２３ａを形成する。
【００７７】
また、正極集電箔１２２の正極箔外周面１２２ｂのうち、正極部１２１ｗとなる部位にも、低容量正極活物質ペーストＫＰ１及び高容量正極活物質ペーストＫＰ２を塗布する。その際、低容量正極活物質ペーストＫＰ１をベースに、塗膜における高容量正極活物質ペーストＫＰ２の割合が徐々に増すように、ブレードＢＬ上に予めこれらの正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を配置する。そして上述とは逆に、正極集電箔１２２の長手方向外側ＮＢから塗布を開始し、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（Ｒ）が（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向内側ＮＡ（径方向内側ＶＡ）ほど大きくなる、即ち、長手方向外側ＮＢ（径方向外側ＶＢ）ほど小さくなるようにする。その後、塗布された正極活物質ペーストＫＰ１，ＫＰ２を熱風により乾燥させて、長手方向ＮＹに延びる帯状の外周側正極活物質層１２３ｂを形成する。
その後、加圧ロールにより、これらの正極活物質層１２３ａ，１２３ｂを圧縮する。かくして、正極板１２１が形成される（図６参照）。
【００７８】
また別途、負極板１３１を製造する。即ち、帯状の銅箔からなる負極集電箔１３２を用意する。また、負極活物質（本実施形態１では天然黒鉛）、結着剤（本実施形態１ではＳＢＲ）及び増粘剤（本実施形態１ではＣＭＣ）を含む負極活物質ペーストを作成する。具体的には、天然黒鉛とＳＢＲとＣＭＣとを、天然黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９５：２．５：２．５の重量比で水中で混合して、負極活物質ペースを作成する。
【００７９】
そして、負極集電箔１３２の負極箔内周面１３２ａのうち、負極部１３１ｗとなる部位に、負極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、長手方向ＭＹに延びる帯状の内周側負極活物質層１３３ａを形成する。また、負極集電箔１３２の負極箔外周面１３２ｂのうち、負極部１３１ｗとなる部位にも、負極活物質ペーストを塗布し、熱風により乾燥させて、長手方向ＭＹに延びる帯状の外周側負極活物質層１３３ｂを形成する。
【００８０】
なお、内周側負極活物質層１３３ａ及び外周側負極活物質層１３３ｂの負極層Ｌｉ容量Ｃｅが、それぞれ前述のように、内周側正極活物質層１２３ａの内周層Ｌｉ容量Ｃａ１及び外周側正極活物質層１２３ｂの外周層Ｌｉ容量Ｃｂ２（本実施形態１では共に０．００５６ｍｏｌ／ｍｍ2 ）の１．５倍（０．００８４ｍｏｌ／ｍｍ2 ）となるように、負極活物質ペーストの塗布量を調整する。
その後、加圧ロールにより、これらの負極活物質層１３３ａ，１３３ｂを圧縮する。かくして、負極板１３１が形成される（図７参照）。
【００８１】
次に、帯状のセパレータ１４１を用意する。そして、正極板１２１及び負極板１３１を、セパレータ１４１を介して互いに重ね（図５参照）、巻き芯を用いて軸線ＡＸ周りに円筒状に捲回して、円筒型電極体１２０を形成する（図２及び図３参照）。
その後、この円筒型電極体１２０のうち、正極集電部１２１ｍに正極集電部材１５０を接続（溶接）すると共に、負極集電部１３１ｍに負極集電部材１６０を接続（溶接）する（図１参照）。
【００８２】
また別途、有底円筒状のケース本体部材１１１を用意し、このケース底部１１１ｂに負極端子１６５を溶接する。そして、このケース本体部材１１１内に、正極集電部材１５０及び負極集電部材１６０を接合した円筒型電極体１２０を挿入する（図１参照）。その後、負極集電部材１６０のリード部１６３をケース本体部材１１１のケース底部１１１ｂに溶接する。その後、ケース本体部材１１１内に電解液１１７を注液する。その後、ケース本体部材１１１の開口１１１ｈを閉塞する形態に、正極端子１５５を溶接したケース蓋部材１１３を、シール部材１１９を介して加締め固定する。その後は、初期充電や各種検査を行う。かくして、電池１００が完成する。
【００８３】
（実施例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例として、実施形態１に係るリチウムイオン二次電池１００を用意した。また、比較例１〜３として、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂを変更し、それ以外は実施形態１と同様としたリチウムイオン二次電池を用意した。
【００８４】
具体的には、実施例に係る電池１００では、内周側正極活物質層１２３ａを、内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくなる態様に、２種類の正極活物質の存在比を分布させている。これに対し、比較例１に係る電池では、内周側正極活物質層を、内周層Ｌｉ容量Ｃａが長手方向ＮＹについて等しくなるように、２種類の正極活物質の存在比を場所によらず一定とした。
【００８５】
また、実施例に係る電池１００では、外周側正極活物質層１２３ｂを、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さくなる態様に、２種類の正極活物質の存在比を分布させている。これに対し、比較例１に係る電池では、外周側正極活物質層を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂが長手方向ＮＹについて等しくなるように、２種類の正極活物質の存在比を場所によらず一定とした。比較例１に係る電池は、これら以外は実施例に係る電池１００と同様である。この比較例１に係る電池では、正極活物質層と負極活物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なるのに伴って、容量比Ｄ１，Ｄ２も径方向ＶＹについて異なる。
【００８６】
また、実施例に係る電池１００では、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂの単位面積当たりの重量を、それぞれ長手方向ＮＹについて等しくしている。これに対し、比較例２に係る電池では、内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を、（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きく、具体的には、内周側正極活物質層の厚みを長手方向外側ＮＢほど厚くした。また、外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を、（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さく、外周側正極活物質層の厚みを長手方向外側ＮＢほど薄くした。それ以外は、比較例１に係る電池と同様である。なお、この比較例２に係る電池では、正極活物質層と負極活物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２は、径方向ＶＹについて等しい。
【００８７】
また、実施形態１に係る電池１００では、内周側正極活物質層１２３ａ及び外周側正極活物質層１２３ｂに占める正極活物質全体の重量比を、それぞれ長手方向ＮＹについて等しくしている。これに対し、比較例３に係る電池では、内周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を、（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど大きくした。具体的には、目付け量を一定に維持しつつ、正極活物質の割合を長手方向外側ＮＢほど増加させた。また、外周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を、（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って長手方向外側ＮＢほど小さくした。具体的には、目付け量を一定に維持しつつ、正極活物質の割合を長手方向外側ＮＢほど減少させた。なお、正極活物質の重量比を変化させるにあたり、結着剤（ＰＶＤＦ）の重量比は変えずに、導電剤（ＡＢ）の重量比を変化させた。これら以外は、比較例１に係る電池と同じである。また、この比較例３に係る電池でも、正極活物質層と負極各物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２が径方向ＶＹについて異なっているにも拘わらず、容量比Ｄ１，Ｄ２は、径方向ＶＹについて等しい。
【００８８】
これら実施例及び比較例１〜３の各電池について、充放電サイクル試験を行い、電池容量の変化を調べた。
充放電サイクル試験に先立ち、まず、実施例及び比較例１〜３の各電池について、初期工程として、常温環境下で以下の充放電を行った。即ち、定電流−定電圧方式により、正極理論容量から求めた電池容量（Ａｈ）の１／５の電流値（０．２Ｃ）で、上限電圧４．１Ｖまで充電し、更に、定電圧充電で最終電流値が初期の電流値０．２Ｃの１／５（０．０４Ｃ）となるまで充電した。その後、定電流方式により、電流値０．２Ｃで下限電圧３．０Ｖまで放電させた。この充放電を１サイクルとして、これを５サイクル繰り返し、上限電圧を４．１Ｖ、下限電圧を３．０Ｖとしたときの５サイクル目の電池容量を「初期の電池容量」とした。
【００８９】
次に、この初期工程を終えた実施例及び比較例１〜３の各電池について、充放電サイクル試験を行った。具体的には、各電池を４５℃の環境下（４５℃に設定した恒温槽内）に置いて、定電流方式により、電流値３Ｃで上限電圧４．１Ｖとなるまで充電し、その後引き続き、定電流方式により、電流値３Ｃで下限電圧３．０Ｖとなるまで放電させた。この充放電を１サイクルとして、これを１０００サイクル繰り返した。
【００９０】
充放電サイクル試験後は、前述の初期工程と同様にして、実施例及び比較例１〜３の各電池について電池容量をそれぞれ測定し、これを「試験後の電池容量」とした。そして、「初期の電池容量」に対する、「試験後の電池容量」の容量維持率（％）をそれぞれ算出した。その結果を図１０に示す。
【００９１】
図１０のグラフから明らかなように、実施例に係る電池１００は、容量維持率が約８３％と高かったのに対し、比較例１に係る電池は、容量維持率が約８０％、比較例２に係る電池は、容量維持率が約７８％、比較例３に係る電池は、容量維持率が約７６％であり、これら比較例の電池は、実施例の電池に比して、容量維持率が低かった。
【００９２】
比較例１に係る電池で容量維持率が低かった理由は、以下であると考えられる。即ち、比較例１に係る正極活物質層（内周側正極活物質層及び外周側正極活物質層）は、前述したように、２種類の正極活物質も割合を長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について変化させていない。一方、正極活物質層と負極活物質層の対向面積比Ｆ１，Ｆ２は、前述のように、径方向ＶＹについて異なる。このため、対向面積比Ｆ１，Ｆ２の径方向ＶＹの違いに伴って、容量比Ｄ１，Ｄ２も径方向ＶＹについて異なる。従って、充放電の際、径方向ＶＹについて電流密度に違いが生じて、容量劣化が進行し易くなると考えられる。
【００９３】
また、比較例２に係る電池で容量維持率が低かった理由は、以下であると考えられる。即ち、比較例２の正極活物質層（内周側正極活物質層及び外周側正極活物質層）は、前述したように、単位面積当たりの重量を長手方向ＮＹについて変化させている。これにより、前述のように、容量比Ｄ１，Ｄ２が径方向ＶＹについて等しくできている。しかしながら、正極活物質層の単位面積当たりの重量を長手方向ＮＹについて変化させると、後述するように、正極活物質層に生じる内部抵抗も長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について変化する（図１１における比較例２のグラフを参照）。このため、やはり、充放電の際に、径方向ＶＹについて電流密度に違いが生じて、容量劣化が進行し易くなるためと考えられる。
【００９４】
また、比較例３に係る電池で容量維持率が低かった理由は、以下であると考えられる。即ち、比較例３の正極活物質層（内周側正極活物質層及び外周側正極活物質層）は、前述したように、正極活物質層に占める正極活物質の重量比を長手方向ＮＹについて変化させている。これにより、前述のように、容量比Ｄ１，Ｄ２が径方向ＶＹについて等しくできている。しかしながら、正極活物質層に占める正極活物質の重量比を長手方向ＮＹについて変化させると、後述するように、正極活物質層に生じる内部抵抗も長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について変化する（図１１における比較例３のグラフを参照）。このため、やはり、充放電の際に、径方向ＶＹについて電流密度に違いが生じて、容量劣化が進行し易くなるためと考えられる。
【００９５】
以上より、（１）内周側正極活物質層または外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量を、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について等しくすると共に、（２）内周側正極活物質層または外周側正極活物質層に占める正極活物質全体の重量比を、長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）について等しくする。加えて、（３）内周層Ｌｉ容量Ｃａまたは内周層Ｌｉ容量Ｃａを、前述のように長手方向ＮＹ（径方向ＶＹ）に変化させる。これにより、充放電の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できることが判る。
【００９６】
ここで、実施例及び比較例１〜３の各電池について、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）と内部抵抗の抵抗比との関係を図１１に示す。
まず、実施例及び比較例１〜３の各電池について、円筒型電極体のうち、軸線ＡＸから半径Ｒ＝１０ｍｍ離れた部位に位置する正極板とその径方向外側ＶＢで対向する負極板とを、直径２０ｍｍの大きさで打ち抜く。その後、打ち抜いた正極板から内周側正極活物質層を剥離する（外周側正極活物質層はそのまま残す）と共に、負極板から外周側負極活物質層を剥離する（内周側負極活物質層はそのまま残す）。その後、これらの正極板及び負極板を、円筒型電極体の半径Ｒ＝１０ｍｍの部位における形状と同様となるように屈曲させ、正極板の外周側正極活物質層と負極板の内周側負極活物質層とをセパレータを介して対向させて、コインセルを作製した。
また、各電池ついて、円筒型電極体のうち、軸線ＡＸから半径Ｒ＝２０，３０，４０，５０ｍｍ離れた各部位においても、同様に正極板及び負極板を打ち抜いて、同様にコインセルを作製した。
【００９７】
また、内部抵抗は、次のようにして測定した。即ち、各コインセルについて、常温環境下で、定電流−定電圧方式により、正極理論容量から求めた電池容量（Ａｈ）の１／５の電流値（０．２Ｃ）で、上限電圧４．６Ｖまで充電し、更に、定電圧充電で最終電流値が初期の電流値０．２Ｃの１／５（０．０４Ｃ）となるまで充電した。その後、定電流方式により、電流値を０．２Ｃ、１Ｃまたは３Ｃとして、３０秒間放電させた。また、そのときの電圧変化をそれぞれ測定した。そして、電流値を横軸に電圧変化を縦軸にして、これらのデータをプロットし、これらを結ぶ直線を求めて、その傾きを「内部抵抗」とした。
また、実施例に係る電池（その円筒型電極体）の、半径Ｒ＝３０ｍｍの部位から作製したコインセルの内部抵抗を基準値「１」とし、これとの比較で、各コインセルの内部抵抗の抵抗比を求めた。その結果を図１１に示す
【００９８】
図１１のグラフから明らかなように、実施例及び比較例１に係る各電池は、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）が異なっても、内部抵抗の抵抗比は殆ど変化しない（径方向ＶＹについて内部抵抗が殆ど変化しなかった）。これらに対し、比較例２に係る電池は、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）が大きいほど、内部抵抗の抵抗比が大きかった（径方向外側ＶＢほど内部抵抗が大きかった）。これとは逆に、比較例３に係る電池では、軸線ＡＸからの半径Ｒ（ｍｍ）が大きいほど、内部抵抗の抵抗比が小さかった（径方向外側ＶＢほど内部抵抗が小さかった）。
【００９９】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について説明する。本実施形態２に係るハイブリッド自動車（車両）７００（以下、単に自動車７００とも言う）は、実施形態１に係る電池１００を搭載し、この電池１００に蓄えた電気エネルギを、駆動源の駆動エネルギの全部または一部として使用するものである（図１２参照）。
【０１００】
この自動車７００は、電池１００を複数組み合わせた組電池７１０を搭載し、エンジン７４０、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。具体的には、この自動車７００は、その車体７９０に、エンジン７４０と、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０と、組電池７１０（電池１００）と、ケーブル７５０と、インバータ７６０とを搭載する。そして、この自動車７００は、組電池７１０（電池１００）に蓄えられた電気エネルギを用いて、フロントモータ７２０及びリアモータ７３０を駆動できるように構成されている。
前述したように、電池１００は、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できるので、この自動車７００の耐久性を高くできる。
【０１０１】
（実施形態３）
次いで、第３の実施の形態について説明する。本実施形態３に係るハンマードリル８００は、実施形態１に係る電池１００を搭載した電池使用機器である（図１３参照）。このハンマードリル８００は、本体８２０の底部８２１に、電池１００を含むバッテリパック８１０が収容されており、このバッテリパック８１０を、ドリルを駆動するためのエネルギー源として利用している。
前述したように、電池１００は、充放電（特にハイレートでの充放電）の繰り返しに伴う容量劣化を抑制できるので、このハンマードリル８００の耐久性を高くできる。
【０１０２】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１〜３に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態２では、本発明に係る電池１００を搭載する車両として、ハイブリッド自動車７００を例示したが、車両はこれに限られない。本発明に係る電池を搭載する車両としては、例えば、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータなどが挙げられる。
【０１０３】
また、実施形態３では、本発明に係る電池１００を搭載する電池使用機器して、ハンマードリル８００を例示したが、電池使用機器はこれに限られない。本発明に係る電池を搭載する電池使用機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。
【符号の説明】
【０１０４】
１００ リチウムイオン二次電池（電池）
１１０ 電池ケース
１２０ 円筒型電極体
１２１ 正極板
１２２ 正極集電箔
１２２ａ 正極箔内周面
１２２ｂ 正極箔外周面
１２３ａ 内周側正極活物質層（分布内周側正極活物質層）
１２３ｂ 外周側正極活物質層（分布外周側正極活物質層）
１３２ 負極集電箔
１３２ａ 負極箔内周面
１３２ｂ 負極箔外周面
１３３ａ 内周側負極活物質層
１３３ｂ 外周側負極活物質層
１４１ セパレータ
１５５ 正極端子
１６５ 負極端子
７００ ハイブリッド自動車（車両）
７１０ 組電池
８００ ハンマードリル（電池使用機器）
８１０ バッテリパック
ＫＸ ケース軸線
ＡＸ （円筒型電極体の）軸線
ＶＹ （軸線に直交する）径方向
ＶＡ （軸線の）径方向内側
ＶＢ （軸線の）径方向外側
ＮＹ （正極板の）長手方向
ＮＡ （正極板の）長手方向内側
ＮＢ （正極板の）長手方向外側
ＭＹ （負極板の）長手方向
Ｒ 半径
ｒ 半径差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回されてなる円筒型電極体を備え、
前記正極板は、
径方向内側を向く正極箔内周面、及び、径方向外側を向く正極箔外周面を有する帯状の正極集電箔と、
前記正極箔内周面上に、前記正極板の長手方向に延びる形態に形成された内周側正極活物質層と、
前記正極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成された外周側正極活物質層と、を有し、
前記負極板は、
径方向内側を向く負極箔内周面、及び、径方向外側を向く負極箔外周面を有する帯状の負極集電箔と、
前記負極箔内周面上に、前記負極板の長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記外周側正極活物質層と対向する内周側負極活物質層と、
前記負極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記内周側正極活物質層と対向する外周側負極活物質層と、を有する
リチウムイオン二次電池であって、
前記正極板の前記長手方向のうち、前記円筒型電極体を構成した状態において、前記径方向内側に位置する向きを長手方向内側、前記径方向外側に位置する向きを長手方向外側とし、
前記円筒型電極体において、
前記正極集電箔の任意の位置における、前記軸線からの径方向距離を半径Ｒ（ｍｍ）とし、
前記任意の位置における、前記正極集電箔と前記セパレータを介してこれに隣り合う前記負極集電箔との前記径方向距離の差を半径差ｒ（ｍｍ）とし、
単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量を、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（ｍｏｌ／ｇ）とし、
単位面積当たりの前記内周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、
単位面積当たりの前記外周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）としたとき、
前記内周側正極活物質層及び前記外周側正極活物質層は、
前記内周側正極活物質層が、
前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、
前記長手方向について、この内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、
前記長手方向について、この内周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、
前記内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど大きくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた
分布内周側正極活物質層である、及び、
前記外周側正極活物質層が、
前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、
前記長手方向について、この外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、
前記長手方向について、この外周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、
前記外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど小さくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた
分布外周側正極活物質層である、
の少なくともいずれかである
リチウムイオン二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記分布内周側正極活物質層は、
複数種の前記正極活物質として、第１正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第２正極活物質とを含み、
前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第２正極活物質の存在比を大きくしてなり、
前記分布外周側正極活物質層は、
複数種の前記正極活物質として、第３正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第４正極活物質とを含み、
前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第４正極活物質の存在比を小さくしてなる
リチウムイオン二次電池。
【請求項１】
帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを介して互いに重ねられて、軸線周りに円筒状に捲回されてなる円筒型電極体を備え、
前記正極板は、
径方向内側を向く正極箔内周面、及び、径方向外側を向く正極箔外周面を有する帯状の正極集電箔と、
前記正極箔内周面上に、前記正極板の長手方向に延びる形態に形成された内周側正極活物質層と、
前記正極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成された外周側正極活物質層と、を有し、
前記負極板は、
径方向内側を向く負極箔内周面、及び、径方向外側を向く負極箔外周面を有する帯状の負極集電箔と、
前記負極箔内周面上に、前記負極板の長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記外周側正極活物質層と対向する内周側負極活物質層と、
前記負極箔外周面上に、前記長手方向に延びる形態に形成され、前記セパレータを介して前記内周側正極活物質層と対向する外周側負極活物質層と、を有する
リチウムイオン二次電池であって、
前記正極板の前記長手方向のうち、前記円筒型電極体を構成した状態において、前記径方向内側に位置する向きを長手方向内側、前記径方向外側に位置する向きを長手方向外側とし、
前記円筒型電極体において、
前記正極集電箔の任意の位置における、前記軸線からの径方向距離を半径Ｒ（ｍｍ）とし、
前記任意の位置における、前記正極集電箔と前記セパレータを介してこれに隣り合う前記負極集電箔との前記径方向距離の差を半径差ｒ（ｍｍ）とし、
単位重量当たりの正極活物質から取り出し得るリチウムイオンの量を、活物質Ｌｉ容量Ｃｋ（ｍｏｌ／ｇ）とし、
単位面積当たりの前記内周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、内周層Ｌｉ容量Ｃａ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）とし、
単位面積当たりの前記外周側正極活物質層から取り出し得るリチウムイオンの量を、外周層Ｌｉ容量Ｃｂ（ｍｏｌ／ｍｍ2 ）としたとき、
前記内周側正極活物質層及び前記外周側正極活物質層は、
前記内周側正極活物質層が、
前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、
前記長手方向について、この内周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、
前記長手方向について、この内周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、
前記内周層Ｌｉ容量Ｃａが（Ｒ−ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど大きくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた
分布内周側正極活物質層である、及び、
前記外周側正極活物質層が、
前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが互いに異なる複数種の正極活物質を含み、
前記長手方向について、この外周側正極活物質層の単位面積当たりの重量が等しくされてなり、
前記長手方向について、この外周側正極活物質層に占める前記正極活物質全体の重量比が等しくされてなり、かつ、
前記外周層Ｌｉ容量Ｃｂが（Ｒ＋ｒ）／Ｒに従って前記長手方向外側ほど小さくなる態様に、複数種の前記正極活物質の存在比を分布させた
分布外周側正極活物質層である、
の少なくともいずれかである
リチウムイオン二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記分布内周側正極活物質層は、
複数種の前記正極活物質として、第１正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第２正極活物質とを含み、
前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第２正極活物質の存在比を大きくしてなり、
前記分布外周側正極活物質層は、
複数種の前記正極活物質として、第３正極活物質と、これよりも前記活物質Ｌｉ容量Ｃｋが大きい第４正極活物質とを含み、
前記長手方向外側ほど、これら２種類の正極活物質における前記第４正極活物質の存在比を小さくしてなる
リチウムイオン二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−７３７７４（Ｐ２０１３−７３７７４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１８５７（Ｐ２０１１−２１１８５７）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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