二次電池
【課題】正極活物質層と対向していない負極活物質層を有効活用して電気容量を向上させることのできる二次電池を提供する。
【解決手段】正極板と負極板とが巻回された発電要素を備え、正極板は、一方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域Ａ１の一方向の両エッジＥ１が負極活物質層の形成領域Ｂと重なるように正極活物質層が形成される一方、負極板は、負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成され、正極板は、正極活物質層の形成領域Ａ１における一方向の何れか一方のエッジＥ１と隣接し、且つ負極板上の負極活物質層の形成領域Ｂの一方向の何れか一方のエッジＥ２と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層Ａ２が形成される。
【解決手段】正極板と負極板とが巻回された発電要素を備え、正極板は、一方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域Ａ１の一方向の両エッジＥ１が負極活物質層の形成領域Ｂと重なるように正極活物質層が形成される一方、負極板は、負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成され、正極板は、正極活物質層の形成領域Ａ１における一方向の何れか一方のエッジＥ１と隣接し、且つ負極板上の負極活物質層の形成領域Ｂの一方向の何れか一方のエッジＥ２と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層Ａ２が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な発電要素を備えた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話等の携帯電気機器や、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の各種機器の電源には、充放電可能な二次電池が採用されている。
【０００３】
かかる二次電池は、一般的に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す如く、電池ケース３’内に収容された発電要素２’が該電池ケース３’の外側に配設された外部端子４０’，５０’に対して電気的に接続されており、発電要素２’と外部端子４０’，５０’との間で通電できるようになっている。
【０００４】
ところで、前記発電要素２’には、種々タイプのものがあり、その一つとして、巻回型の発電要素がある。すなわち、発電要素２’には、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板２０ａ’と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板２０ｂ’とがセパレータ２０ｃ’を介して積層された状態で巻回されて形成され、正極板２０ａ’（正極活物質層）と負極板２０ｂ’（負極活物質層）との間での電荷（金属系イオン）の移動で充放電可能に構成されたもの（例えば、リチウムイオン二次電池や、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、カルシウムイオン二次電池等のロッキングチェア型の電池）がある。
【０００５】
この種の発電要素２’は、巻回中心方向の一端部が正極用の外部端子４０’に接続され、同方向の他端部が負極用の外部端子５０’に接続されるようになっている。
【０００６】
より具体的に説明すると、この種の発電要素２’の正極板２０ａ’は、図７（ａ）に示す如く、巻回方向と直交する一方向（以下、幅方向という）の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１’が形成されるとともに、正極リード部Ｌ１’と隣接するように前記幅方向の一端側から他端まで正極活物質層が形成されている（以下、正極活物質層の形成領域Ａ’を正極層形成領域という）。これに対し、負極板２０ｂ’は、図７（ｂ）に示す如く、幅方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２’が形成されるとともに、負極リード部Ｌ２’と隣接するように幅方向の他端側から一端まで負極活物質層が形成されている（以下、負極活物質の形成領域Ｂ’を負極層形成領域という）。そして、前記正極層形成領域Ａ’は、図７（ｃ）に示す如く、幅方向の両エッジＥ１’，Ｅ１’が前記負極層形成領域Ｂと重なるように形成されている。すなわち、負極層形成領域Ｂは、正極用層形成領域Ａ’における幅方向の両エッジＥ１’，Ｅ１’から外側にはみ出るように形成されている。
【０００７】
そして、正極板２０ａ’及び負極板２０ｂ’は、正極リード部Ｌ１’及び負極リード部Ｌ２’がそれぞれ正極板２０ａ’の正極層形成領域Ａ’と負極板２０ｂ’の負極層形成領域Ｂ’との対向部分から幅方向にずれた状態で積層された上で渦巻き状に巻回されて発電要素２’を構成している。
【０００８】
これにより、この種の発電要素２’は、幅方向の一端部に正極板２０ａ’（正極リード部Ｌ１’）のみの積層部分が形成される一方、幅方向の他端部に負極板２０ｂ’（負極リード部Ｌ２’）のみの積層部分が形成され、正極板２０ａ’（正極リード部Ｌ１’）のみの積層部分及び負極板２０ｂ’（負極リード部Ｌ２’）のみの積層部分のそれぞれが独立して別個の外部端子４０’，５０’に対して電気的に接続されている（図６（ｂ）参照）。
【０００９】
そして、この種の二次電池１’（発電要素２’）は、上述の如く、正極層形成領域Ａ’の幅方向の両エッジＥ１’，Ｅ１’が負極層形成領域Ｂ’と重なるように正極層形成領域Ａ’が形成されることで、負極層形成領域Ｂ’のエッジＥ２’，Ｅ２’近傍での電析の発生が抑制されている。
【００１０】
すなわち、正極板２０ａ’における正極層形成領域Ａ’（エッジＥ１’）と負極板２０ｂ’における負極層形成領域Ｂ’（エッジＥ２’）とが一致するように形成されたり、正極板２０ａ’における正極層形成領域Ａ’が負極板２０ｂ’における負極層形成領域Ｂ’よりも広く形成されたりすると、電荷バランスが崩れ、負極層形成領域Ｂ’のエッジＥ２’近傍で電析が発生して微小短絡を起こすことがあるため、この種の二次電池１’（発電要素２’）は、正極層形成領域Ａ’が負極層形成領域Ｂ’と完全に対向できるように、負極層形成領域Ｂ’が正極層形成領域Ａ’よりも広く形成され、負極板２０ｂ’（負極活物質層）のエッジＥ２’近傍における電荷の集中が抑制されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１１１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記構成の二次電池１’は、上述の如く、負極層形成領域Ｂ’のエッジＥ２’近傍における電荷の集中を抑制するために、負極層形成領域Ｂ’が正極層形成領域Ａ’よりも広く形成されているが、負極層形成領域Ｂ’における正極層形成領域Ａ’と対向していない部分は、電気容量として貢献していないのが実情である。
【００１３】
すなわち、この種の二次電池１’は、上述の如く、正極板２０ａ’の正極活物質層から放出される電荷が正極板２０ａ’と負極板２０ｂ’との間で移動することで充放電するようになっているが、この電荷の移動は、主として正極層形成領域Ａ’と負極層形成領域Ｂ’における正極層形成領域Ａ’の全領域と対向する領域とで行われるため、負極層形成領域Ｂ’における正極層形成領域Ａ’と対向していない領域（正極層形成領域Ａ’のエッジＥ１’からはみ出た負極層形成領域Ｂ’）は、電気容量に貢献していないのが実情である。
【００１４】
また、上記構成の二次電池１’以外に、正極板と負極板とがセパレータを介して順々に積層された積層型の発電要素を備えた二次電池もあるが、かかる二次電池においても、負極層形成領域のエッジ近傍における電荷の集中を抑制するために、負極層形成領域が正極層形成領域よりも広く形成されているため、負極層形成領域における正極層形成領域と対向していない部分が電気容量として貢献していないのが実情である。
【００１５】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、正極活物質層と対向していない負極活物質層を有効活用して電気容量を高めることのできる二次電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る二次電池は、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された状態で巻回された発電要素を備え、正極板は、巻回方向と直交する一方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域の前記一方向の両エッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、前記一方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び負極リード部のそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと隣接し、且つ負極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成の二次電池によれば、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された状態で巻回された発電要素を備えているため、正極板と負極板との間で電荷を移動させることができ、これによって当該発電要素を充放電させることができる。
【００１８】
そして、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと隣接し、且つ負極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されているため、正極板上の正極補助活物質層と負極板上の負極活物質層との間でも電荷を移動させることができる。これにより、上記構成の二次電池は、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。
【００１９】
なお、前記正極補助活物質層の形成領域は、部分的に正極補助活物質層の非形成領域があったり、正極補助活物質層の形成領域の一方向における外側のエッジの一部が負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極活物質層の形成領域側に位置したり、正極活物質層の形成領域に対して部分的に隙間をあけた状態であったりしてもよい。このようにしても、負極活物質層の形成領域のエッジと対向する領域の大部分に正極補助活物質層が形成されているため、本発明の効果が得られることは明らかである。また、前記正極補助活物質層は、正極活物質層に隣接し、負極活物質層のエッジに対向する全ての領域に設けられてもよいし、そのうちの一部に設けられてもよい。そして、正極活物質層のエッジは、負極活物質層に対向していることが好ましいが、負極活物質層のエッジが正極活物質層に対向している領域があってもよい。
【００２０】
そして、上記構成の二次電池は、正極板における負極活物質層の形成領域と対向する領域が正極活物質層又は正極補助活物質層によって覆われているため、セパレータが破損する等して正極板と負極板とが接触しても、該正極板を構成する導電性基材が負極板（負極活物質層の形成領域）と直接接触することがなく、高い安全性が得られる。すなわち、正極板の導電性基材と負極板の負極活物質層とが接触すると大きな電流が流れるが、上記構成の二次電池は、正極板の導電性基材に比べて抵抗の大きな正極補助活物質層が負極活物質層と対向するように形成されているため、セパレータが破損する等して正極板（正極補助活物質層）と負極板（負極活物質層）とが接触しても電流が流れにくく、高い安全性が得られる。
【００２１】
また、本発明に係る二次電池は、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された発電要素を備え、正極板は、少なくとも一部の端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域を画定するエッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、少なくとも一部の端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び前記負極リード部は、互いに重ならないように配置されてそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と隣接し、且つ負極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
上記構成の二次電池によれば、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された発電要素を備えるため、正極板と負極板との間で電荷を移動させることができ、これによって当該発電要素を充放電させることができる。
【００２３】
そして、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と隣接し、且つ負極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されているため、正極板上の正極補助活物質層と負極板上の負極活物質層との間でも電荷を移動させることができる。これにより、上記構成の二次電池は、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。
【００２４】
なお、前記正極補助活物質層の形成領域は、部分的に正極補助活物質層の非形成領域があったり、正極補助活物質層の形成領域を画定するエッジの一部が負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極活物質層の形成領域側に位置したり、正極活物質層の形成領域に対して部分的に隙間をあけた状態であったりしてもよい。このようにしても、負極活物質層の形成領域のエッジと対向する領域の大部分に正極補助活物質層が形成されているため、本発明の効果が得られることは明らかである。また、前記正極補助活物質層は、正極活物質層に隣接し、負極活物質層のエッジに対向する全ての領域に設けられてもよいし、そのうちの一部に設けられてもよい。そして、正極活物質層のエッジは、負極活物質層に対向していることが好ましいが、負極活物質層のエッジが正極活物質層に対向している領域があってもよい。
【００２５】
そして、上記構成の二次電池は、正極板における負極活物質層の形成領域と対向する領域が正極活物質層又は正極補助活物質層によって覆われているため、セパレータが破損する等して正極板と負極板とが接触しても、該正極板を構成する導電性基材が負極板（負極活物質層の形成領域）と直接接触することがなく、高い安全性が得られる。すなわち、正極板の導電性基材と負極板の負極活物質層とが接触すると大きな電流が流れるが、上記構成の二次電池は、正極板の導電性基材に比べて抵抗の大きな正極補助活物質層が負極活物質層と対向するように形成されているため、セパレータが破損する等して正極板（正極補助活物質層）と負極板（負極活物質層）とが接触しても電流が流れにくく、高い安全性が得られる。
【００２６】
本発明の一態様として、前記正極補助活物質層は、該正極補助活物質層の形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されていることが好ましい。なお、ここで「満充電時」とは、その電池に推奨される充電条件（推奨される使用上限開路電圧であり、通常は電池の監視装置により規定される）で充電した直後の状態を意味する。このようにすれば、負極板上（エッジ近傍）の電析の発生が抑制される。すなわち、正極補助活物質層は、上述の如く、満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低いため、該正極補助活物質層の形成領域のエッジと負極活物質層の形成領域のエッジとを一致させたり、負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極補助活物質層の形成領域をはみ出させたりしても、負極板上（エッジ近傍）の電析の発生が抑制される。
【００２７】
本発明の他態様として、前記正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質層と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されていることが好ましい。なお、ここにおいても「満充電時」とは、その電池に推奨される充電条件（推奨される使用上限開路電圧であり、通常は電池の監視装置により規定される）で充電した直後の状態を意味する。そして、「負極活物質層の電荷吸蔵可能量」とは、推奨される使用上限開路電圧まで電池を充電した際に、正極活物質層と対向する負極活物質層が達する電位に、正極補助活物質層に対向する負極活物質層の電位が到達するまでに、前記正極補助活物質層に対向する負極活物質層に吸蔵される電荷の最大値をいう。このようにすれば、正極補助活物質層の形成領域のエッジと負極活物質層の形成領域のエッジとを一致させたり、負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極補助活物質層の形成領域をはみ出させたりしても、負極板上（エッジ近傍）における電析の発生が抑制される。
【００２８】
すなわち、正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されているため、正極活物質層及び正極補助活物質層の電荷の全てが負極板（負極活物質層）に吸蔵されることになる。従って、正極活物質層及び正極補助活物質層からの電荷が余剰にならないため、負極活物質層上で電析が発生することが抑制される。
【００２９】
本発明の別の態様として、前記正極補助活物質層の形成領域は、負極板上の負極活物質層の形成領域の一方向の両エッジと重なるように、前記正極活物質層の形成領域に対して一方向の両側に形成されていることが好ましい。このようにすれば、発電要素の一方向の両側に電気容量を高めることのできる正極補助活物質層が形成されるため、二次電池全体の容量を高めることができる。
【００３０】
本発明のさらに別の態様として、前記正極補助活物質層は、導電性炭素材料がコーティングされていることが好ましい。このようにすれば、正極補助活物質層として導電性の低い活物質を用いた場合にも充放電が可能となるため、正極補助活物質層と負極活物質層との間で電荷の移動が問題なく行われ、全体的な電気容量を高めることが可能となる。特に、一般に導電性が低いことが知られているオリビン構造を有する活物質は、導電性炭素材料をコーティングすることで、実質的な電気容量増加の効果を長期に亘って維持することができる。
【００３１】
本発明のさらに別の態様として、前記正極補助活物質層は、オリビン構造を有する活物質であることが好ましい。このようにすれば、オリビン構造を有する活物質中の酸素原子は、リン原子と強く結合しているため、高温暴露時にも正極補助活物質層からの酸素放出が起こらず、電池の熱逸走を防止でき、安全性の高い電池とすることができる。
【００３２】
本発明のさらに別の態様として、前記正極補助活物質層の満充電時の開路電位は、前記正極活物質層の満充電時の開路電位よりも低く設定されていることが好ましい。このようにすれば、使用頻度の高い満充電近傍の電圧まで充電されたときには、前記正極補助活物質層は既に大部分の電荷を放出しているため、さらに充電を行った際の電荷放出量は正極活物質層に比べて少ない。そのため、充電末期状態の電池にさらに充電電流が印加されても、対向する負極活物質層の形成領域のエッジ部分への電荷移動量は少なくなるため、電析が起こりにくくなり、安全な電池となる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明の二次電池によれば、正極活物質層と対向していない負極活物質層を有効活用して電気容量を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池の全体斜視図を示す。
【図２】同実施形態の係る二次電池を部分的に分解した斜視図を示す。
【図３】同実施形態に係る二次電池の分解斜視図を示す。
【図４】同実施形態に係る発電要素の説明図であって、（ａ）は、発電要素を構成する正極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｂ）は、発電要素を構成する負極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｃ）は、（ａ）に示す正極板上の各領域と（ｂ）に示す負極板上に形成される各領域との配置関係を説明するための説明図を示す。
【図５】本発明の他実施形態に係る二次電池に採用される発電要素の説明図であって、（ａ）は、複数枚の正極板及び負極板がセパレータを挟んで交互に積層され、正極リード部及び負極リード部が略相対位置に配置された積層型の発電要素における正極板及び負極板の概略配置説明図を示し、（ｂ）は、複数枚の正極板及び負極板がセパレータを挟んで交互に積層され、正極リード部及び負極リード部が直交する位置に配置された積層型の発電要素における正極板及び負極板の概略配置説明図を示す。
【図６】従来の二次電池の説明図であって、（ａ）は、全体斜視図を示し、（ｂ）は、部分的に分解した状態の斜視図を示す。
【図７】従来の発電要素の説明図であって、（ａ）は、発電要素を構成する正極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｂ）は、発電要素を構成する負極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｃ）は、（ａ）に示す正極板上の各領域と（ｂ）に示す負極板上に形成される各領域との配置関係を説明するための説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池について、添付図面を参照して説明する。
【００３６】
かかる二次電池は、ロッキングチェア型電池であり、本実施形態においては、リチウムイオン二次電池を対象としている。本実施形態に係る二次電池は、図１及び図２に示す如く、発電要素２と、該発電要素２を収容する電池ケース３と、電池ケース３の外側に配置された一対の外部端子構造体４，５と、各外部端子構造体４，５を発電要素２に対して電気的に接続する一対の集電部材６，７とを備えている。
【００３７】
前記発電要素２は、図３に示す如く、セパレータ２０ｃを挟んで積層された正極板２０ａと負極板２０ｂとを渦巻き状に巻回したもので、本実施形態においては扁平状に形成されている。すなわち、正極板２０ａ、負極板２０ｂ、及びセパレータ２０ｃは、何れも帯状に形成されており、長手方向を一致させた状態で、正極板２０ａ、セパレータ２０ｃ、及び負極板２０ｂの順に積層した上で渦巻き状に巻回されることで発電要素２を形成している。
【００３８】
そして、該発電要素２は、セパレータ２０ｃの長手方向の長さが正極板２０ａ及び負極板２０ｂよりも長く設定されており、該セパレータ２０ｃの終端側が最も外側にある正極板２０ａ又は負極板２０ｂ（本実施形態においては正極板２０ａ）を包み込んでいる。すなわち、該発電要素２は、最外周を除き、正極板２０ａ、セパレータ２０ｃ、及び負極板２０ｂがその順序を守って積層されているが、正極板２０ａ及び負極板２０ｂの終端（巻き初めとなる先端とは反対側にある端部）から延出したセパレータ２０ｃを正極板２０ａ及び負極板２０ｂよりも多く巻回させることでセパレータ２０ｃが最外周に配置されている。
【００３９】
前記正極板２０ａは、導電性基材上に正極活物質層が形成されたものであり、図４（ａ）に示す如く、一方向（以下、本実施形態において幅方向という）の一端部に正極活物質層の非形成領域（導電性基材）からなる正極リード部Ｌ１が形成されている。正極活物質層の形成領域（以下、正極層形成領域という）Ａ１は、幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１が後述する負極活物質層の形成領域（以下、負極層形成領域という：図４（ｂ）参照）Ｂに重なるように形成されている。
【００４０】
前記導電性基材は、導電性を有する材質であれば特に制限がなく、公知のものを任意に採用することができる。具体的には、導電性基材として、アルミニウム、ニッケルメッキ銅、チタン、タンタル、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の金属材料、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料、導電性ポリマー、又は、導電性物質層を形成した樹脂等を採用することができる。中でもアルミニウムは、正極板２０ａの導電性基材に好適であり、銅は負極板２０ｂの導電性基材に好適である。また、導電性基材の形態としては、箔等のシート体、発泡体、焼結多孔体、エキスパンド格子等を採用することができる。さらに、導電性基材は、任意の形状の穴をあけたものも用いることもできる。
【００４１】
そして、該正極板２０ａは、前記正極層形成領域Ａ１における幅方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ１と隣接し、且つ負極層形成領域Ｂの幅方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ２と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されている。
【００４２】
本実施形態に係る正極板２０ａは、前記正極補助活物質層の形成領域（以下、正極補助層形成領域という）Ａ２が前記正極層形成領域Ａ１に対して幅方向の少なくとも何れか一方の端部に設けられており、該正極補助層形成領域Ａ２の満充電時の電荷放出量の合計が該正極補助活物質領域Ａ２と対向する負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂの電荷吸蔵可能量よりも低くなるように、正極補助活物質層が形成されている（図４（ｃ）参照）。すなわち、前記正極補助層形成領域Ａ２における正極補助活物質層の満充電時の電荷放出量の合計は、前記正極層形成領域Ａ１のエッジＥ１と前記負極層形成領域ＢのエッジＥ２とに挟まれた領域Ｂ２（図４（ｃ）参照）にある負極活物質の電荷吸蔵可能量の合計よりも低くなっている。なお、ここで「満充電時」とは、その電池に推奨される充電条件（推奨される使用上限開路電圧であり、通常は電池の監視装置により規定される電圧）で充電した直後の状態を意味する。また、「正極補助活物質領域Ａ２と対向する負極層形成領域Ｂ（負極活物質層）の電荷吸蔵可能量」とは、推奨される使用上限開路電圧まで電池を充電した際に、正極活物質層と対向する負極活物質層が達する電位に、正極補助活物質層に対向する負極活物質層の電位が到達するまでに、前記正極補助活物質層に対向する負極活物質層に吸蔵される電荷の最大値をいう。
【００４３】
本実施形態に係る正極板２０ａは、前記正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２が前記正極層形成領域Ａ１に対して幅方向の両側に設けられており、各正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２に負極層形成領域Ｂの幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２が重なるようになっている（図４（ｃ）参照）。すなわち、本実施形態に係る正極板２０ａは、正極層形成領域Ａ１及び正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２の形成された領域（全領域）の幅方向の長さ（両側にある各正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２における外側のエッジＥ３，Ｅ３同士の間隔）が、負極層形成領域Ｂの幅方向の長さ（幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２同士の間隔）よりも長く設定されている（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）。従って、本実施形態に係る二次電池１（発電要素）は、正極層形成領域Ａの両側にある正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２の正極補助活物質層の満充電時の電荷放出量の合計が、負極層形成領域Ｂの正極層形成領域Ａと対向する領域Ｂ１の両側にある前記正極層形成領域Ａ１のエッジＥ１と前記負極層形成領域ＢのエッジＥ２とに挟まれた二つの領域Ｂ２，Ｂ２（図４（ｃ）参照）内の負極活物質層の電荷吸蔵可能量の合計よりも低くなっている。
【００４４】
本実施形態に係る正極板２０ａは、幅方向の他端側にある一方の正極補助層形成領域Ａ２が幅方向の他端（導電性基材における幅方向の他端部）に沿って形成されている。これにより、本実施形態に係る正極板２０ａのベースとなる導電性基材は、正極リード部Ｌ１（導電性基材の一端部）を除いて正極活物質層及び正極補助活物質層によって覆われている。
【００４５】
本実施形態に係る二次電池は、上述の如く、リチウムイオン二次電池であるため、前記正極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵・放出できるものであれば特に制限はなく、任意の活物質を適宜使用することができる。例えば、ＬｉxＭＯy（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎＯ3、ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2、ＬｉxＮｉy'Ｍｎy"Ｃｏ(1-y'-y")Ｏ2、ＬｉxＮｉyＭｎ(2-y)Ｏ4等）、或いは、ＬｉwＭｅx（ＸＯy）x（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＮｉＰｏ4、ＬｉＣｏＰｏ4、Ｌｉ3Ｖ2（ＰＯ4）3、Ｌｉ2ＭｎＳｉＯ4、Ｌｉ2ＣｏＰＯ4Ｆ等）から選択することができる。また、これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、一部他の元素又はアニオン種で置換されていてもよい。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料等の導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料等が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、これらの化合物は単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【００４６】
前記正極補助活物質層は、正極補助層形成領域Ａ２における面積あたりの満充電時の電荷放出量が正極層形成領域Ａ１に形成される正極活物質層よりも低く設定されている。すなわち、前記正極補助活物質層は、満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低い活物質層であれば特に制限はなく、任意の活物質を使用することができる。例えば、ＬｉxＭｅＰＯ4で表されるオリビン構造を有する化合物（ＬｉＦｅＰＯ4，ＬｉＭｎＰＯ4，ＬｉＦｅ(1-y)ＭｎyＰＯ4等）が安全性の観点で好ましい。これらの化合物中の金属元素、リン又は酸素は一部他の元素で置換されていてもよい。また、正極補助活物質層は、前記正極活物質層よりも満充電時の開路電位の低いものが好ましい。
【００４７】
そして、本実施形態において、正極補助層形成領域Ａ２にある正極補助活物質層は、導電性の炭素材料によってコーティングされている。正極補助活物質層にカーボンをコーティングする方法は、特に限定されるものではないが、かかるコーティングは、例えば、ポリマー有機物やカーボンと正極補助活物質層とを熱処理することにより得ることができる。前記ポリマー有機物としては、ショ糖、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等が、カーボンとしては、アセチレンブラック等が挙げられる。或いは、昇温雰囲気中に正極補助活物質層を載置し、ガス状有機物を導入することによって正極補助活物質層粒子表面にカーボンを析出させて気相成長させる方法を採用してもよい。前記ガス状有機物としては、気化したメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の１価アルコールや、エチレンガス、プロピレンガス等が挙げられる。また、水熱法等で合成する場合においては、水浴中に酸化防止の目的でクエン酸、アスコルビン酸等の有機物を添加することがあるが、このような場合には最終生成物である正極補助活物質層表面に前記有機物に由来するカーボンが付着又は被覆されることがあるため、これをこのまま使用することもできる。勿論、上記したポリマー有機物又はガス状有機物を用いる処方を併用してもよい。以上の何れの処方についても、例えば、国際公開第２００７／０４３６６５号パンフレットの各実施例、比較例が参考になる。
【００４８】
前記負極板２０ｂは、帯状の導電性基材上に負極活物質層が形成されたたもので、図４（ｂ）に示す如く、幅方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成されている。
【００４９】
前記負極活物質層は、金属イオンを吸蔵・放出する活物質で構成される。本実施形態に係る二次電池１に用いる負極活物質層としては、電気化学的に金属イオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はなく、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出する負極活物質層としては、黒鉛や、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素等の炭素質材料、ＳｎＯやＳｉＯ等の金属酸化物、チタン酸リチウム等のリチウム複合酸化物、ＳｎやＳｉ等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。これらは、一種を単独で用いても、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。なかでも炭素質材料又はリチウム複合酸化物を用いることが安全性の観点から好ましい。
【００５０】
負極活物質層の形成領域（以下、負極層形成領域という）Ｂは、負極リード部Ｌ２と隣接するように幅方向の他端側から一端まで設けられている。そして、負極層形成領域Ｂは、上述の如く、幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２が一対の正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２に重なるように形成されている。すなわち、負極層形成領域Ｂは、幅方向の長さ（幅寸法）が、正極層形成領域Ａ１の幅方向の長さ（幅寸法）よりも長く、且つ、正極板２０ａにおける活物質層の全形成領域（正極層形成領域Ａ１＋正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２）の幅方向の長さよりも短く設定されている。これにより、負極層形成領域Ｂは、幅方向の両側が正極層形成領域Ａ１の幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１から外側にはみ出て形成されている。
【００５１】
そして、上記構成の正極板２０ａ及び負極板２０ｂは、図４（ｃ）に示す如く、正極層形成領域Ａにおける幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１が負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂと対向して正極層形成領域Ａの両エッジＥ１，Ｅ１から負極層形成領域Ｂの幅方向の両側部分がはみ出た状態になることを前提に、長手方向と直交する幅方向で所定量ずれた配置になっている。
【００５２】
これにより、該発電要素２は、図３に示す如く、幅方向（正極板２０ａ及び負極板２０ｂの長手方向と直交する幅方向と対応する方向）の一端部に正極板２０ａ（正極リード部Ｌ１）のみの積層部分が形成され、幅方向（正極板２０ａ及び負極板２０ｂが長手方向と直交する幅方向と対応する方向）の他端部に負極板２０ｂ（負極リード部Ｌ２）のみの積層部分が形成されている。そして、該二次電池１は、正極板２０ａのみの積層部分に一方の集電部材（以下、正極集電部材という）６が電気的に接続され、負極板２０ｂのみの積層部分に他方の集電部材（以下、負極集電部材という）７が電気的に接続されている（図２参照）。
【００５３】
本実施形態に係る二次電池１は、上述の如く、発電要素２が扁平状に形成されているため、正極リード部Ｌ１の積層部分が巻回中心方向から見て扁平環状をなし、長軸方向に延びる一対の正極積層部２１ａ，２１ａが形成されている。また、該二次電池１は、負極リード部Ｌ２の積層部分についても巻回中心方向から見て扁平環状をなし、長軸方向に延びる一対の負極積層部２１ｂ，２１ｂが形成されている。そして、上記構成の発電要素２は、巻回中心方向から見た長軸方向（断面長軸方向）を上下にして電池ケース３に収容されている。
【００５４】
前記電池ケース３は、一面を開放させた角形の箱状をなすケース本体３０と、ケース本体３０の開放部分を封止する蓋板３１とを備えている。そして、該電池ケース３は、上述の如く、発電要素２以外に正極集電部材６及び負極集電部材７が収容されて電解液が充填される。
【００５５】
一対の外部端子構造体４，５は、それぞれ共通した構成であり、一方の外部端子構造体（以下、正極外部端子構造体という）４は、正極集電部材６に接続され、他方の外部端子構造体（以下、負極外部端子構造体という）５は、負極集電部材７に接続されている。
【００５６】
前記正極外部端子構造体４及び負極外部端子構造体５は、図１乃至図３に示す如く、電池ケース３（蓋板３１）の外側で互いに対称的に配置されている。そして、正極外部端子構造体４及び負極外部端子構造体５は、共通した構成であり、図３に示す如く、ケーブルやバスバー等の接続対象物（図示しない）を電気的に接続しつつ固定するための外部端子４０，５０と、電池ケース３（蓋板３１）の外面上に配置される短冊状の金属板からなる接続杆４１，５１とを備えている。前記外部端子４０，５０は、雄ネジ部材で構成されており、接続杆４１，５１の長手方向の一端側に外方に向けて挿通されている。そして、前記接続杆４１，５１は、接続手段（例えば、蓋板３１に挿通させたリベット）８によって長手方向の他端側が蓋板３１に固定されている。
【００５７】
本実施形態に係る二次電池１は、正極集電部材６及び負極集電部材７が電池ケース３（ケース本体３０）の内側において互いに対称的に配置されている。
【００５８】
前記正極集電部材６は、蓋板３１に固定されるベース６００及び該ベース６００の一端に連設されて発電要素２の幅方向の一端部（正極積層部２１ａ）に沿って配置される発電要素添設部６０１を有する集電部材本体６０と、発電要素添設部６０１を発電要素２の一端部（正極積層部２１ａ）と連結するクリップ部材６１とを備えている。
【００５９】
前記正極集電部材６の集電部材本体６０は、金属板を曲げ加工して形成されたもので、ベース６００と発電要素添設部６０１とが一体的に成型されている。そして、本実施形態に係る正極集電部材６は、ベース６００を電池ケース３の蓋板３１の内面に沿わした状態で、発電要素添設部６０１が正極積層部２１ａに沿うように形成されている。本実施形態に係る正極集電部材６は、発電要素添設部６０１が略並列をなすように一対設けられており、発電要素２の一端側にある一対の正極積層部２１ａ，２１ａのそれぞれに対して各発電要素添設部６０１，６０１を沿わせるようになっている。
【００６０】
前記正極集電部材６のクリップ部材６１は、金属板を二つ折りに曲げ加工したもので、発電要素２に対する接続箇所に応じた数量で設けられる。かかるクリップ部材６１は、折り曲げ稜線を境にして互いに対向する一対の対向片６１０ａ，６１０ｂを備えている。そして、該クリップ部材６１は、一対の対向片６１０ａ，６１０ｂにおける曲げ稜線の延びる方向の長さが発電要素添設部６０１と略同等の長さに設定されており、一対の対向片６１０ａ，６１０ｂ間に発電要素添設部６０１とともに一方の正極積層部２１ａを介入させた状態で両対向片６１０ａ，６１０ｂを接近させるようにかしめて超音波溶着することで正極積層部２１ａと発電要素添設部６０１とを物理的に連結しつつ電気的に接続するようになっている（図２参照）。
【００６１】
そして、上記構成の正極集電部材６（集電部材本体６０）は、ベース６００が前記接続手段８によって蓋板３１に固定されるとともに、正極外部端子構造体４の接続杆４１に電気的に接続されている。本実施形態に係る二次電池１は、接続手段８にリベットが採用されており、正極集電部材６のベース６００、蓋板３１、及び接続杆４１に挿通したリベット８をかしめ処理することによって、正極集電部材６及び接続杆４１が蓋板３１に固定されつつ互いに電気的に接続されている。なお、本実施形態に係る二次電池１は、電池ケース３が導電性を有する金属材料で形成されているため、正極集電部材６（ベース６００）と蓋板３１との間、接続杆４１と蓋板３１との間、リベット８と蓋板３１との間には電気絶縁性を有する絶縁パッキンＰが介装されている。
【００６２】
前記負極集電部材７は、蓋板３１に固定されるベース７００及び該ベース７００の一端に連設されて発電要素２の幅方向の一端部（負極積層部２１ｂ）に沿って配置される発電要素添設部７０１を有する集電部材本体７０と、発電要素添設部７０１を発電要素２の一端部（負極積層部２１ｂ）と連結するクリップ部材７１とを備えている。
【００６３】
前記負極集電部材７の集電部材本体７０は、金属板を曲げ加工して形成されたもので、ベース７００と発電要素添設部７０１とが一体的に成型されている。そして、本実施形態に係る負極集電部材７は、ベース７００を電池ケース３の蓋板３１の内面に沿わした状態で、発電要素添設部７０１が負極積層部２１ｂに沿うように形成されている。本実施形態に係る負極集電部材７は、発電要素添設部７０１が略並列をなすように一対設けられており、発電要素２の一端側にある一対の負極積層部２１ｂ，２１ｂのそれぞれに対して各発電要素添設部７０１，７０１を沿わせるようになっている。
【００６４】
前記負極集電部材７のクリップ部材７１は、金属板を二つ折りに曲げ加工したもので、発電要素２に対する接続箇所に応じた数量で設けられる。かかるクリップ部材７１は、折り曲げ稜線を境にして互いに対向する一対の対向片７１０ａ，７１０ｂを備えている。そして、該クリップ部材７１は、一対の対向片７１０ａ，７１０ｂにおける曲げ稜線の延びる方向の長さが発電要素添設部７０１と略同等の長さに設定されており、一対の対向片７１０ａ，７１０ｂ間に発電要素添設部７０１とともに一方の負極積層部２１ｂを介入させた状態で両対向片７１０ａ，７１０ｂを接近させるようにかしめて超音波溶着することで負極積層部２１ｂと発電要素添設部７０１とを物理的に連結しつつ電気的に接続するようになっている（図２参照）。
【００６５】
そして、上記構成の負極集電部材７（集電部材本体７０）は、ベース７００が前記接続手段８によって蓋板３１に固定されるとともに、負極外部端子構造体５の接続杆４１に電気的に接続されている。本実施形態に係る二次電池１は、接続手段８にリベットが採用されており、負極集電部材７のベース７００、蓋板３１、及び接続杆４１に挿通したリベット８をかしめ処理することによって、負極集電部材７及び接続杆４１が蓋板３１に固定されつつ互いに電気的に接続されている。これにより、本実施形態に係る二次電池１は、発電要素２の正極板２０ａが正極集電部材６及び接続手段（リベット）８を介して正極外部端子構造体４（外部端子４０）に導通し、発電要素２の負極板２０ｂが負極集電部材７及び接続手段（リベット）８を介して負極外部端子構造体５（外部端子５０）に導通している。
【００６６】
なお、本実施形態に係る二次電池１は、電池ケース３が導電性を有する金属材料で形成されているため、負極集電部材７（ベース７００）と蓋板３１との間、接続杆４１と蓋板３１との間、リベット８と蓋板３１との間には電気絶縁性を有する絶縁パッキンＰが介装されている。
【００６７】
以上のように、本実施形態に係る二次電池１は、発電要素２を収容した電池ケース３と、該電池ケース３の外部に配置された外部端子構造体４，５（外部端子４０，５０）と、発電要素２を外部端子４０，５０に電気的に接続するための集電部材６，７とを備え、正極板２０ａは、幅方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１が形成され、且つ、正極層形成領域Ａ１の幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１が負極層形成領域Ｂと重なるように正極活物質層が形成される一方、負極板２０ｂは、幅方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成され、前記正極リード部Ｌ１（正極積層部２１ａ）及び負極リード部Ｌ２（負極積層部２１ｂ）のそれぞれに集電部材６，７が電気的に接続されているため、発電要素２と外部端子４０，５０とを通電させることができる。すなわち、上記構成の二次電池１は、発電要素２からの電気を外部端子４０，５０に供給（放電）できるとともに、外部端子４０，５０から発電要素２に対して電気を供給（充電）できる。
【００６８】
そして、上記構成の二次電池１の正極板２０ａは、前記正極層形成領域Ａ１における幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１と隣接し、且つ負極層形成領域Ｂの幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２と対向する領域に正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されているため、正極板２０ａ上の正極補助活物質層と負極板２０ｂ上の負極活物質層との間でも電荷を移動させることができる。これにより、上記構成の二次電池１は、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。
【００６９】
そして、上記構成の二次電池１は、正極板２０ａにおける負極層形成領域Ｂと対向する領域が正極活物質層又は正極補助活物質層によって覆われているため、セパレータ２０ｃが破損する等して正極板２０ａと負極板２０ｂとが接触しても、該正極板２０ａを構成する導電性基材が負極板２０ｂ（負極層形成領域Ｂ）と直接接触することがなく、高い安全性が得られる。すなわち、正極板２０ａの導電性基材と負極板２０ｂの負極活物質層とが接触すると大きな電流が流れるが、上記構成の二次電池１は、正極板２０ａの導電性基材に比べて抵抗の大きな正極補助活物質層が負極活物質層と対向するように形成されているため、セパレータ２０ｃが破損する等して正極板２０ａ（正極補助活物質層）と負極板２０ｂ（負極活物質層）とが接触しても電流が流れにくく、高い安全性が得られる。
【００７０】
また、本実施形態において、前記正極補助活物質層は、該正極補助層形成領域Ａ２における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されているため、負極板２０ｂ上（エッジＥ２近傍）の電析の発生が抑制される。すなわち、正極補助活物質層は、上述の如く、満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低いため、該正極補助層形成領域Ａ２のエッジＥ２と負極層形成領域ＢのエッジＥ２とを一致させたり、負極層形成領域ＢのエッジＥ２よりも正極補助層形成領域Ａ２をはみ出させたりしても、負極板２０ｂ上（エッジＥ２近傍）の電析の発生が抑制される。
【００７１】
さらに、本実施形態に係る二次電池１は、前記正極補助層形成領域Ａ２の満充電時の電荷放出量の合計が、正極補助層形成領域Ａ２と対向する負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂの満充電時の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されているため、正極補助層形成領域Ａ２のエッジＥ３と負極層形成領域ＢのエッジＥ２とを一致させたり、負極層形成領域ＢのエッジＥ２よりも正極補助層形成領域Ａ２をはみ出させたりしても、負極板２０ｂ上（エッジＥ２近傍）における電析の発生が抑制される。
【００７２】
すなわち、上記構成の正極補助層形成領域Ａ２の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助層形成領域Ａ２と対向する負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂの満充電時の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されているため、正極活物質層及び正極補助活物質層の電荷の全てが負極板２０ｂ（負極活物質層）に吸蔵されることになる。従って、正極活物質層及び正極補助活物質層からの電荷が余剰にならないため、負極活物質層上で電析が発生することが抑制される。
【００７３】
また、本実施形態において、前記正極補助層形成領域Ａ２は、負極板２０ｂ上の負極層形成領域Ｂの幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２と重なるように、前記正極層形成領域Ａ１に対して幅方向の両側に形成されているため、発電要素２の幅方向の両側に電気容量を高めることのできる正極補助活物質層が形成されることになる結果、二次電池全体の容量を高めることができる。
【００７４】
さらに、前記正極補助活物質層は、導電性炭素材料がコーティングされているため、正極補助活物質層として導電性の低い活物質を用いた場合にも充放電が可能となる。そのため、正極補助活物質層と負極活物質層との間で電荷の移動が問題なく行われ、全体的な電気容量を高めることが可能となる。特に、一般に導電性が低いことが知られているオリビン構造を有する活物質は、導電性炭素材料をコーティングすることで、実質的な電気容量増加の効果を長期に亘って維持することができる。
【００７５】
そして、本実施形態に係る二次電池１は、前記正極補助活物質層にオリビン構造を有する活物質が採用されているため、当該二次電池１の熱逸走を防止でき、安全性の高い電池とすることができる。すなわち、オリビン構造を有する活物質中の酸素原子は、リン原子と強く結合しているため、高温暴露時にも正極補助活物質層からの酸素放出が起こらず、当該二次電池１の熱逸走を防止でき、安全性の高い電池とすることができる。
【００７６】
また、前記正極補助活物質層の満充電時の開路電位が前記正極活物質層の満充電時の開路電位よりも低く設定されているため、使用頻度の高い満充電近傍の電圧まで充電されたときには、前記正極補助活物質層は既に大部分の電荷を放出しているため、さらに充電を行った際の電荷放出量は正極活物質層に比べて少ない。そのため、充電末期状態の電池に大きな充電電流が印加されても、対向する負極層形成領域ＢのエッジＥ２部分への電荷移動量は少なくなるため、電析が起こりにくくなり、安全な電池となる。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【００７８】
上記実施形態において、正極板２０ａ及び負極板２０ｂを積層状態で巻回した巻回型の発電要素２を備えた二次電池１について説明したが、これに限定されるものではなく、枚葉状の正極板と枚葉状の負極板とをセパレータを挟んで交互に積層した積層型の発電要素を備えた二次電池であってもよい。
【００７９】
すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す如く、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板２０ａと導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板２０ｂとがセパレータ２０ｃを介して積層された発電要素２を備え、正極板２０ａは、少なくとも一部の端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域（正極層形成領域Ａ１）を画定するエッジＥ４が負極活物質層の形成領域（負極層形成領域Ｂ）と重なるように正極活物質層（正極層形成領域Ａ１）が形成され、負極板２０ｂは、少なくとも一部の端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成された二次電池１であってよい。
【００８０】
この場合、前記正極板２０ａは、正極層形成領域Ａ１を画定するエッジＥ４（Ｅ４ａ〜Ｅ４ｄ）の少なくとも一部Ｅ４ａと隣接し、且つ負極層形成領域Ｂを画定するエッジＥ５（Ｅ５ａ〜Ｅ５ｄ）の少なくとも一部Ｅ５ｃ，Ｅ５ｄと対向する領域に正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されればよい。
【００８１】
具体的に説明すると、積層型の発電要素２は、正極板２０ａ及び負極板２０ｂのそれぞれが平面視略四角形をなす枚葉状に形成される。そのため、正極板２０ａは、外形を画定する四辺のうちの一辺の端部（四つの端部のうちの何れか一つの端部）に正極活物質層の非形成領域（導電性基材のみ）からなる正極リード部Ｌ１が形成され、該正極リード部Ｌ１を除いた領域内に該領域の形状に則した四角形状の領域を画定するエッジＥ４（Ｅ４ａ〜Ｅ４ｄ）で包囲された正極活物質層（正極層形成領域Ａ１）が形成される。また、負極板２０ｂは、外形を画定する四辺のうちの一辺の端部（四つの端部のうちの何れか一つの端部）に負極活物質層の非形成領域（導電性基材のみ）からなる負極リード部Ｌ２が形成され、該負極リード部Ｌ２を除いた領域内に、該領域の形状に則した四角形状の領域を画定するエッジＥ５（Ｅ５ａ〜Ｅ５ｄ）で包囲され、且つ正極活物質層の形成領域（正極層形成領域Ａ１）よりも広い面積の負極活物質層（負極層形成領域Ｂ）が形成される。
【００８２】
そして、正極板２０ａ及び負極板２０ｂは、正極リード部Ｌ１と負極リード部Ｌ２とが重ならないように、負極層形成領域Ｂ内に正極層形成領域Ａ１を位置させて重ね合わされる。すなわち、正極板２０ａ及び負極板２０ｂは、図５（ａ）に示す如く、正極リード部Ｌ１と負極リード部Ｌ２とが相反した配置になるように、負極層形成領域Ｂ内に正極層形成領域Ａ１を位置させて重ね合わされたり、図５（ｂ）に示す如く、正極リード部Ｌ１と負極リード部Ｌ２とが９０°回転変位した配置になるように、負極層形成領域Ｂ内に正極層形成領域Ａ１を位置させて重ね合わされたりされる。なお、この場合においても、正極リード部Ｌ１及び前記負極リード部Ｌ２のそれぞれが外部端子４０，５０に対して電気的に接続されることは言うまでもない。
【００８３】
従って、積層型の発電要素２は、正極板２０ａの正極層形成領域Ａ１の周囲が正極層形成領域Ａ１を画定するエッジＥ４（Ｅ４ａ〜Ｅ４ｄ）の少なくとも一部Ｅ４ａと隣接し、且つ負極層形成領域Ｂを画定するエッジＥ５（Ｅ５ａ〜Ｅ５ｄ）の少なくとも一部Ｅ５ｃ，Ｅ５ｄと対向する領域となるため、当該領域の少なくとも一部に上記実施形態と同様の正極補助活物質層（正極補助層形成領域Ａ２）が形成される。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す発電要素２は、一方向の一端側となる正極リード部Ｌ１と正極層形成領域Ａ１との間のみに正極補助層形成領域Ａ２を形成しているが、その反対側（一方向の他端側）や、一方向と直交する他方向の何れか一方の端部等に正極補助層形成領域Ａ２を形成してもよい。
【００８４】
このようにすることで、上記構成の二次電池１においても、上記実施形態と同様に、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。なお、この場合においても、上記実施形態と同様に、前記正極補助活物質層は、該正極補助活物質層の形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されていることが好ましいことは言うまでもない。また、前記正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質層と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されることが好ましいことも言うまでもない。
【００８５】
上記実施形態において、正極板２０ａの正極層形成領域Ａ１の両側に正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２を設けたが、これに限定されるものではなく、前記正極板２０ａにおいて、前記正極層形成領域Ａ１における一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ１，Ｅ１と隣接し、且つ負極板２０ｂ上の負極層形成領域Ｂの一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ２，Ｅ２と対向する領域に正極活物質層と異なる正極補助活物質層（好ましくは、層形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定された正極補助活物質層））が形成された正極補助層形成領域Ａ２を形成してもよい。
【００８６】
但し、正極補助層形成領域Ａ２を一方向の一端側に形成する場合には、正極補助層形成領域Ａ２は正極リード部Ｌ１と正極層形成領域Ａ１との間に設けられ、正極補助層形成領域Ａ２を一方向の他端側に形成する場合には、正極補助層形成領域Ａ２は正極板２０ａの一方向の他端部に沿って形成されるとともに、負極板２０ｂ上の負極層形成領域Ｂの一方向の一端側にある一方のエッジＥ２が正極リード部Ｌ１と重なるように形成される。
【００８７】
上記実施形態において、リチウムイオン二次電池を一例に説明したが、例えば、ナトリウムイオン二次電池や、マグネシウムイオン二次電池、カルシウムイオン二次電池等のロッキングチェア型の二次電池であってもよい。すなわち、本発明は、正極板２０ａと負極板２０ｂとの間で電荷（金属系イオン）が移動することで充放電できる二次電池であればよい。
【００８８】
このようにリチウムイオン二次電池以外の二次電池に採用した場合においても、正極板２０ａは、正極層形成領域Ａ１における一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ１と隣接し、且つ負極層形成領域Ｂにおける一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ２と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されることは言うまでもない。
【００８９】
また、前記正極補助層形成領域Ａ２は、部分的に正極補助活物質層の非形成領域があったり、正極補助層形成領域Ａ２の一方向における外側のエッジＥ３の一部が負極層形成領域ＢのエッジＥ２よりも正極層形成領域Ａ１側に位置したり、正極層形成領域Ａ１に対して部分的に隙間をあけた状態であったりしてもよい。このようにしても、負極層形成領域ＢのエッジＥ２と対向する領域の大部分に正極補助活物質層が形成されているため、正極活物質層と対向していない負極活物質層を有効活用して電気容量を向上させることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１…二次電池、２…発電要素、３…電池ケース、４…正極外部端子構造体（外部端子構造体）、５…負極外部端子構造体（外部端子構造体）、６…正極集電部材（集電部材）、７…負極集電部材（集電部材）、８…リベット（接続手段）、２０ａ…正極板、２０ｂ…負極板、２０ｃ…セパレータ、２１ａ…正極積層部、２１ｂ…負極積層部、２１ｂ，２１ｂ…負極積層部、３０…ケース本体、３１…蓋板、４０，５０…外部端子、４１，５１…接続杆、６０，７０…集電部材本体、６１，７１…クリップ部材、６００，７００…ベース、６０１，７０１…発電要素添設部、６１０ａ，６１０ｂ，７１０ａ，７１０ｂ…対向片、Ａ１…正極層形成領域、Ａ２…正極補助層形成領域、Ｂ…負極層形成領域、Ｌ１…正極リード部、Ｌ２…負極リード部、Ｐ…絶縁パッキン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な発電要素を備えた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話等の携帯電気機器や、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の各種機器の電源には、充放電可能な二次電池が採用されている。
【０００３】
かかる二次電池は、一般的に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す如く、電池ケース３’内に収容された発電要素２’が該電池ケース３’の外側に配設された外部端子４０’，５０’に対して電気的に接続されており、発電要素２’と外部端子４０’，５０’との間で通電できるようになっている。
【０００４】
ところで、前記発電要素２’には、種々タイプのものがあり、その一つとして、巻回型の発電要素がある。すなわち、発電要素２’には、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板２０ａ’と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板２０ｂ’とがセパレータ２０ｃ’を介して積層された状態で巻回されて形成され、正極板２０ａ’（正極活物質層）と負極板２０ｂ’（負極活物質層）との間での電荷（金属系イオン）の移動で充放電可能に構成されたもの（例えば、リチウムイオン二次電池や、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、カルシウムイオン二次電池等のロッキングチェア型の電池）がある。
【０００５】
この種の発電要素２’は、巻回中心方向の一端部が正極用の外部端子４０’に接続され、同方向の他端部が負極用の外部端子５０’に接続されるようになっている。
【０００６】
より具体的に説明すると、この種の発電要素２’の正極板２０ａ’は、図７（ａ）に示す如く、巻回方向と直交する一方向（以下、幅方向という）の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１’が形成されるとともに、正極リード部Ｌ１’と隣接するように前記幅方向の一端側から他端まで正極活物質層が形成されている（以下、正極活物質層の形成領域Ａ’を正極層形成領域という）。これに対し、負極板２０ｂ’は、図７（ｂ）に示す如く、幅方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２’が形成されるとともに、負極リード部Ｌ２’と隣接するように幅方向の他端側から一端まで負極活物質層が形成されている（以下、負極活物質の形成領域Ｂ’を負極層形成領域という）。そして、前記正極層形成領域Ａ’は、図７（ｃ）に示す如く、幅方向の両エッジＥ１’，Ｅ１’が前記負極層形成領域Ｂと重なるように形成されている。すなわち、負極層形成領域Ｂは、正極用層形成領域Ａ’における幅方向の両エッジＥ１’，Ｅ１’から外側にはみ出るように形成されている。
【０００７】
そして、正極板２０ａ’及び負極板２０ｂ’は、正極リード部Ｌ１’及び負極リード部Ｌ２’がそれぞれ正極板２０ａ’の正極層形成領域Ａ’と負極板２０ｂ’の負極層形成領域Ｂ’との対向部分から幅方向にずれた状態で積層された上で渦巻き状に巻回されて発電要素２’を構成している。
【０００８】
これにより、この種の発電要素２’は、幅方向の一端部に正極板２０ａ’（正極リード部Ｌ１’）のみの積層部分が形成される一方、幅方向の他端部に負極板２０ｂ’（負極リード部Ｌ２’）のみの積層部分が形成され、正極板２０ａ’（正極リード部Ｌ１’）のみの積層部分及び負極板２０ｂ’（負極リード部Ｌ２’）のみの積層部分のそれぞれが独立して別個の外部端子４０’，５０’に対して電気的に接続されている（図６（ｂ）参照）。
【０００９】
そして、この種の二次電池１’（発電要素２’）は、上述の如く、正極層形成領域Ａ’の幅方向の両エッジＥ１’，Ｅ１’が負極層形成領域Ｂ’と重なるように正極層形成領域Ａ’が形成されることで、負極層形成領域Ｂ’のエッジＥ２’，Ｅ２’近傍での電析の発生が抑制されている。
【００１０】
すなわち、正極板２０ａ’における正極層形成領域Ａ’（エッジＥ１’）と負極板２０ｂ’における負極層形成領域Ｂ’（エッジＥ２’）とが一致するように形成されたり、正極板２０ａ’における正極層形成領域Ａ’が負極板２０ｂ’における負極層形成領域Ｂ’よりも広く形成されたりすると、電荷バランスが崩れ、負極層形成領域Ｂ’のエッジＥ２’近傍で電析が発生して微小短絡を起こすことがあるため、この種の二次電池１’（発電要素２’）は、正極層形成領域Ａ’が負極層形成領域Ｂ’と完全に対向できるように、負極層形成領域Ｂ’が正極層形成領域Ａ’よりも広く形成され、負極板２０ｂ’（負極活物質層）のエッジＥ２’近傍における電荷の集中が抑制されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１１１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記構成の二次電池１’は、上述の如く、負極層形成領域Ｂ’のエッジＥ２’近傍における電荷の集中を抑制するために、負極層形成領域Ｂ’が正極層形成領域Ａ’よりも広く形成されているが、負極層形成領域Ｂ’における正極層形成領域Ａ’と対向していない部分は、電気容量として貢献していないのが実情である。
【００１３】
すなわち、この種の二次電池１’は、上述の如く、正極板２０ａ’の正極活物質層から放出される電荷が正極板２０ａ’と負極板２０ｂ’との間で移動することで充放電するようになっているが、この電荷の移動は、主として正極層形成領域Ａ’と負極層形成領域Ｂ’における正極層形成領域Ａ’の全領域と対向する領域とで行われるため、負極層形成領域Ｂ’における正極層形成領域Ａ’と対向していない領域（正極層形成領域Ａ’のエッジＥ１’からはみ出た負極層形成領域Ｂ’）は、電気容量に貢献していないのが実情である。
【００１４】
また、上記構成の二次電池１’以外に、正極板と負極板とがセパレータを介して順々に積層された積層型の発電要素を備えた二次電池もあるが、かかる二次電池においても、負極層形成領域のエッジ近傍における電荷の集中を抑制するために、負極層形成領域が正極層形成領域よりも広く形成されているため、負極層形成領域における正極層形成領域と対向していない部分が電気容量として貢献していないのが実情である。
【００１５】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、正極活物質層と対向していない負極活物質層を有効活用して電気容量を高めることのできる二次電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る二次電池は、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された状態で巻回された発電要素を備え、正極板は、巻回方向と直交する一方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域の前記一方向の両エッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、前記一方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び負極リード部のそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと隣接し、且つ負極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成の二次電池によれば、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された状態で巻回された発電要素を備えているため、正極板と負極板との間で電荷を移動させることができ、これによって当該発電要素を充放電させることができる。
【００１８】
そして、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと隣接し、且つ負極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されているため、正極板上の正極補助活物質層と負極板上の負極活物質層との間でも電荷を移動させることができる。これにより、上記構成の二次電池は、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。
【００１９】
なお、前記正極補助活物質層の形成領域は、部分的に正極補助活物質層の非形成領域があったり、正極補助活物質層の形成領域の一方向における外側のエッジの一部が負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極活物質層の形成領域側に位置したり、正極活物質層の形成領域に対して部分的に隙間をあけた状態であったりしてもよい。このようにしても、負極活物質層の形成領域のエッジと対向する領域の大部分に正極補助活物質層が形成されているため、本発明の効果が得られることは明らかである。また、前記正極補助活物質層は、正極活物質層に隣接し、負極活物質層のエッジに対向する全ての領域に設けられてもよいし、そのうちの一部に設けられてもよい。そして、正極活物質層のエッジは、負極活物質層に対向していることが好ましいが、負極活物質層のエッジが正極活物質層に対向している領域があってもよい。
【００２０】
そして、上記構成の二次電池は、正極板における負極活物質層の形成領域と対向する領域が正極活物質層又は正極補助活物質層によって覆われているため、セパレータが破損する等して正極板と負極板とが接触しても、該正極板を構成する導電性基材が負極板（負極活物質層の形成領域）と直接接触することがなく、高い安全性が得られる。すなわち、正極板の導電性基材と負極板の負極活物質層とが接触すると大きな電流が流れるが、上記構成の二次電池は、正極板の導電性基材に比べて抵抗の大きな正極補助活物質層が負極活物質層と対向するように形成されているため、セパレータが破損する等して正極板（正極補助活物質層）と負極板（負極活物質層）とが接触しても電流が流れにくく、高い安全性が得られる。
【００２１】
また、本発明に係る二次電池は、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された発電要素を備え、正極板は、少なくとも一部の端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域を画定するエッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、少なくとも一部の端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び前記負極リード部は、互いに重ならないように配置されてそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と隣接し、且つ負極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
上記構成の二次電池によれば、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された発電要素を備えるため、正極板と負極板との間で電荷を移動させることができ、これによって当該発電要素を充放電させることができる。
【００２３】
そして、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と隣接し、且つ負極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されているため、正極板上の正極補助活物質層と負極板上の負極活物質層との間でも電荷を移動させることができる。これにより、上記構成の二次電池は、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。
【００２４】
なお、前記正極補助活物質層の形成領域は、部分的に正極補助活物質層の非形成領域があったり、正極補助活物質層の形成領域を画定するエッジの一部が負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極活物質層の形成領域側に位置したり、正極活物質層の形成領域に対して部分的に隙間をあけた状態であったりしてもよい。このようにしても、負極活物質層の形成領域のエッジと対向する領域の大部分に正極補助活物質層が形成されているため、本発明の効果が得られることは明らかである。また、前記正極補助活物質層は、正極活物質層に隣接し、負極活物質層のエッジに対向する全ての領域に設けられてもよいし、そのうちの一部に設けられてもよい。そして、正極活物質層のエッジは、負極活物質層に対向していることが好ましいが、負極活物質層のエッジが正極活物質層に対向している領域があってもよい。
【００２５】
そして、上記構成の二次電池は、正極板における負極活物質層の形成領域と対向する領域が正極活物質層又は正極補助活物質層によって覆われているため、セパレータが破損する等して正極板と負極板とが接触しても、該正極板を構成する導電性基材が負極板（負極活物質層の形成領域）と直接接触することがなく、高い安全性が得られる。すなわち、正極板の導電性基材と負極板の負極活物質層とが接触すると大きな電流が流れるが、上記構成の二次電池は、正極板の導電性基材に比べて抵抗の大きな正極補助活物質層が負極活物質層と対向するように形成されているため、セパレータが破損する等して正極板（正極補助活物質層）と負極板（負極活物質層）とが接触しても電流が流れにくく、高い安全性が得られる。
【００２６】
本発明の一態様として、前記正極補助活物質層は、該正極補助活物質層の形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されていることが好ましい。なお、ここで「満充電時」とは、その電池に推奨される充電条件（推奨される使用上限開路電圧であり、通常は電池の監視装置により規定される）で充電した直後の状態を意味する。このようにすれば、負極板上（エッジ近傍）の電析の発生が抑制される。すなわち、正極補助活物質層は、上述の如く、満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低いため、該正極補助活物質層の形成領域のエッジと負極活物質層の形成領域のエッジとを一致させたり、負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極補助活物質層の形成領域をはみ出させたりしても、負極板上（エッジ近傍）の電析の発生が抑制される。
【００２７】
本発明の他態様として、前記正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質層と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されていることが好ましい。なお、ここにおいても「満充電時」とは、その電池に推奨される充電条件（推奨される使用上限開路電圧であり、通常は電池の監視装置により規定される）で充電した直後の状態を意味する。そして、「負極活物質層の電荷吸蔵可能量」とは、推奨される使用上限開路電圧まで電池を充電した際に、正極活物質層と対向する負極活物質層が達する電位に、正極補助活物質層に対向する負極活物質層の電位が到達するまでに、前記正極補助活物質層に対向する負極活物質層に吸蔵される電荷の最大値をいう。このようにすれば、正極補助活物質層の形成領域のエッジと負極活物質層の形成領域のエッジとを一致させたり、負極活物質層の形成領域のエッジよりも正極補助活物質層の形成領域をはみ出させたりしても、負極板上（エッジ近傍）における電析の発生が抑制される。
【００２８】
すなわち、正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されているため、正極活物質層及び正極補助活物質層の電荷の全てが負極板（負極活物質層）に吸蔵されることになる。従って、正極活物質層及び正極補助活物質層からの電荷が余剰にならないため、負極活物質層上で電析が発生することが抑制される。
【００２９】
本発明の別の態様として、前記正極補助活物質層の形成領域は、負極板上の負極活物質層の形成領域の一方向の両エッジと重なるように、前記正極活物質層の形成領域に対して一方向の両側に形成されていることが好ましい。このようにすれば、発電要素の一方向の両側に電気容量を高めることのできる正極補助活物質層が形成されるため、二次電池全体の容量を高めることができる。
【００３０】
本発明のさらに別の態様として、前記正極補助活物質層は、導電性炭素材料がコーティングされていることが好ましい。このようにすれば、正極補助活物質層として導電性の低い活物質を用いた場合にも充放電が可能となるため、正極補助活物質層と負極活物質層との間で電荷の移動が問題なく行われ、全体的な電気容量を高めることが可能となる。特に、一般に導電性が低いことが知られているオリビン構造を有する活物質は、導電性炭素材料をコーティングすることで、実質的な電気容量増加の効果を長期に亘って維持することができる。
【００３１】
本発明のさらに別の態様として、前記正極補助活物質層は、オリビン構造を有する活物質であることが好ましい。このようにすれば、オリビン構造を有する活物質中の酸素原子は、リン原子と強く結合しているため、高温暴露時にも正極補助活物質層からの酸素放出が起こらず、電池の熱逸走を防止でき、安全性の高い電池とすることができる。
【００３２】
本発明のさらに別の態様として、前記正極補助活物質層の満充電時の開路電位は、前記正極活物質層の満充電時の開路電位よりも低く設定されていることが好ましい。このようにすれば、使用頻度の高い満充電近傍の電圧まで充電されたときには、前記正極補助活物質層は既に大部分の電荷を放出しているため、さらに充電を行った際の電荷放出量は正極活物質層に比べて少ない。そのため、充電末期状態の電池にさらに充電電流が印加されても、対向する負極活物質層の形成領域のエッジ部分への電荷移動量は少なくなるため、電析が起こりにくくなり、安全な電池となる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明の二次電池によれば、正極活物質層と対向していない負極活物質層を有効活用して電気容量を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池の全体斜視図を示す。
【図２】同実施形態の係る二次電池を部分的に分解した斜視図を示す。
【図３】同実施形態に係る二次電池の分解斜視図を示す。
【図４】同実施形態に係る発電要素の説明図であって、（ａ）は、発電要素を構成する正極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｂ）は、発電要素を構成する負極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｃ）は、（ａ）に示す正極板上の各領域と（ｂ）に示す負極板上に形成される各領域との配置関係を説明するための説明図を示す。
【図５】本発明の他実施形態に係る二次電池に採用される発電要素の説明図であって、（ａ）は、複数枚の正極板及び負極板がセパレータを挟んで交互に積層され、正極リード部及び負極リード部が略相対位置に配置された積層型の発電要素における正極板及び負極板の概略配置説明図を示し、（ｂ）は、複数枚の正極板及び負極板がセパレータを挟んで交互に積層され、正極リード部及び負極リード部が直交する位置に配置された積層型の発電要素における正極板及び負極板の概略配置説明図を示す。
【図６】従来の二次電池の説明図であって、（ａ）は、全体斜視図を示し、（ｂ）は、部分的に分解した状態の斜視図を示す。
【図７】従来の発電要素の説明図であって、（ａ）は、発電要素を構成する正極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｂ）は、発電要素を構成する負極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図を示し、（ｃ）は、（ａ）に示す正極板上の各領域と（ｂ）に示す負極板上に形成される各領域との配置関係を説明するための説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池について、添付図面を参照して説明する。
【００３６】
かかる二次電池は、ロッキングチェア型電池であり、本実施形態においては、リチウムイオン二次電池を対象としている。本実施形態に係る二次電池は、図１及び図２に示す如く、発電要素２と、該発電要素２を収容する電池ケース３と、電池ケース３の外側に配置された一対の外部端子構造体４，５と、各外部端子構造体４，５を発電要素２に対して電気的に接続する一対の集電部材６，７とを備えている。
【００３７】
前記発電要素２は、図３に示す如く、セパレータ２０ｃを挟んで積層された正極板２０ａと負極板２０ｂとを渦巻き状に巻回したもので、本実施形態においては扁平状に形成されている。すなわち、正極板２０ａ、負極板２０ｂ、及びセパレータ２０ｃは、何れも帯状に形成されており、長手方向を一致させた状態で、正極板２０ａ、セパレータ２０ｃ、及び負極板２０ｂの順に積層した上で渦巻き状に巻回されることで発電要素２を形成している。
【００３８】
そして、該発電要素２は、セパレータ２０ｃの長手方向の長さが正極板２０ａ及び負極板２０ｂよりも長く設定されており、該セパレータ２０ｃの終端側が最も外側にある正極板２０ａ又は負極板２０ｂ（本実施形態においては正極板２０ａ）を包み込んでいる。すなわち、該発電要素２は、最外周を除き、正極板２０ａ、セパレータ２０ｃ、及び負極板２０ｂがその順序を守って積層されているが、正極板２０ａ及び負極板２０ｂの終端（巻き初めとなる先端とは反対側にある端部）から延出したセパレータ２０ｃを正極板２０ａ及び負極板２０ｂよりも多く巻回させることでセパレータ２０ｃが最外周に配置されている。
【００３９】
前記正極板２０ａは、導電性基材上に正極活物質層が形成されたものであり、図４（ａ）に示す如く、一方向（以下、本実施形態において幅方向という）の一端部に正極活物質層の非形成領域（導電性基材）からなる正極リード部Ｌ１が形成されている。正極活物質層の形成領域（以下、正極層形成領域という）Ａ１は、幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１が後述する負極活物質層の形成領域（以下、負極層形成領域という：図４（ｂ）参照）Ｂに重なるように形成されている。
【００４０】
前記導電性基材は、導電性を有する材質であれば特に制限がなく、公知のものを任意に採用することができる。具体的には、導電性基材として、アルミニウム、ニッケルメッキ銅、チタン、タンタル、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の金属材料、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料、導電性ポリマー、又は、導電性物質層を形成した樹脂等を採用することができる。中でもアルミニウムは、正極板２０ａの導電性基材に好適であり、銅は負極板２０ｂの導電性基材に好適である。また、導電性基材の形態としては、箔等のシート体、発泡体、焼結多孔体、エキスパンド格子等を採用することができる。さらに、導電性基材は、任意の形状の穴をあけたものも用いることもできる。
【００４１】
そして、該正極板２０ａは、前記正極層形成領域Ａ１における幅方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ１と隣接し、且つ負極層形成領域Ｂの幅方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ２と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されている。
【００４２】
本実施形態に係る正極板２０ａは、前記正極補助活物質層の形成領域（以下、正極補助層形成領域という）Ａ２が前記正極層形成領域Ａ１に対して幅方向の少なくとも何れか一方の端部に設けられており、該正極補助層形成領域Ａ２の満充電時の電荷放出量の合計が該正極補助活物質領域Ａ２と対向する負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂの電荷吸蔵可能量よりも低くなるように、正極補助活物質層が形成されている（図４（ｃ）参照）。すなわち、前記正極補助層形成領域Ａ２における正極補助活物質層の満充電時の電荷放出量の合計は、前記正極層形成領域Ａ１のエッジＥ１と前記負極層形成領域ＢのエッジＥ２とに挟まれた領域Ｂ２（図４（ｃ）参照）にある負極活物質の電荷吸蔵可能量の合計よりも低くなっている。なお、ここで「満充電時」とは、その電池に推奨される充電条件（推奨される使用上限開路電圧であり、通常は電池の監視装置により規定される電圧）で充電した直後の状態を意味する。また、「正極補助活物質領域Ａ２と対向する負極層形成領域Ｂ（負極活物質層）の電荷吸蔵可能量」とは、推奨される使用上限開路電圧まで電池を充電した際に、正極活物質層と対向する負極活物質層が達する電位に、正極補助活物質層に対向する負極活物質層の電位が到達するまでに、前記正極補助活物質層に対向する負極活物質層に吸蔵される電荷の最大値をいう。
【００４３】
本実施形態に係る正極板２０ａは、前記正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２が前記正極層形成領域Ａ１に対して幅方向の両側に設けられており、各正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２に負極層形成領域Ｂの幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２が重なるようになっている（図４（ｃ）参照）。すなわち、本実施形態に係る正極板２０ａは、正極層形成領域Ａ１及び正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２の形成された領域（全領域）の幅方向の長さ（両側にある各正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２における外側のエッジＥ３，Ｅ３同士の間隔）が、負極層形成領域Ｂの幅方向の長さ（幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２同士の間隔）よりも長く設定されている（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）。従って、本実施形態に係る二次電池１（発電要素）は、正極層形成領域Ａの両側にある正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２の正極補助活物質層の満充電時の電荷放出量の合計が、負極層形成領域Ｂの正極層形成領域Ａと対向する領域Ｂ１の両側にある前記正極層形成領域Ａ１のエッジＥ１と前記負極層形成領域ＢのエッジＥ２とに挟まれた二つの領域Ｂ２，Ｂ２（図４（ｃ）参照）内の負極活物質層の電荷吸蔵可能量の合計よりも低くなっている。
【００４４】
本実施形態に係る正極板２０ａは、幅方向の他端側にある一方の正極補助層形成領域Ａ２が幅方向の他端（導電性基材における幅方向の他端部）に沿って形成されている。これにより、本実施形態に係る正極板２０ａのベースとなる導電性基材は、正極リード部Ｌ１（導電性基材の一端部）を除いて正極活物質層及び正極補助活物質層によって覆われている。
【００４５】
本実施形態に係る二次電池は、上述の如く、リチウムイオン二次電池であるため、前記正極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵・放出できるものであれば特に制限はなく、任意の活物質を適宜使用することができる。例えば、ＬｉxＭＯy（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎＯ3、ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2、ＬｉxＮｉy'Ｍｎy"Ｃｏ(1-y'-y")Ｏ2、ＬｉxＮｉyＭｎ(2-y)Ｏ4等）、或いは、ＬｉwＭｅx（ＸＯy）x（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＮｉＰｏ4、ＬｉＣｏＰｏ4、Ｌｉ3Ｖ2（ＰＯ4）3、Ｌｉ2ＭｎＳｉＯ4、Ｌｉ2ＣｏＰＯ4Ｆ等）から選択することができる。また、これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、一部他の元素又はアニオン種で置換されていてもよい。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料等の導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料等が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、これらの化合物は単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【００４６】
前記正極補助活物質層は、正極補助層形成領域Ａ２における面積あたりの満充電時の電荷放出量が正極層形成領域Ａ１に形成される正極活物質層よりも低く設定されている。すなわち、前記正極補助活物質層は、満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低い活物質層であれば特に制限はなく、任意の活物質を使用することができる。例えば、ＬｉxＭｅＰＯ4で表されるオリビン構造を有する化合物（ＬｉＦｅＰＯ4，ＬｉＭｎＰＯ4，ＬｉＦｅ(1-y)ＭｎyＰＯ4等）が安全性の観点で好ましい。これらの化合物中の金属元素、リン又は酸素は一部他の元素で置換されていてもよい。また、正極補助活物質層は、前記正極活物質層よりも満充電時の開路電位の低いものが好ましい。
【００４７】
そして、本実施形態において、正極補助層形成領域Ａ２にある正極補助活物質層は、導電性の炭素材料によってコーティングされている。正極補助活物質層にカーボンをコーティングする方法は、特に限定されるものではないが、かかるコーティングは、例えば、ポリマー有機物やカーボンと正極補助活物質層とを熱処理することにより得ることができる。前記ポリマー有機物としては、ショ糖、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等が、カーボンとしては、アセチレンブラック等が挙げられる。或いは、昇温雰囲気中に正極補助活物質層を載置し、ガス状有機物を導入することによって正極補助活物質層粒子表面にカーボンを析出させて気相成長させる方法を採用してもよい。前記ガス状有機物としては、気化したメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の１価アルコールや、エチレンガス、プロピレンガス等が挙げられる。また、水熱法等で合成する場合においては、水浴中に酸化防止の目的でクエン酸、アスコルビン酸等の有機物を添加することがあるが、このような場合には最終生成物である正極補助活物質層表面に前記有機物に由来するカーボンが付着又は被覆されることがあるため、これをこのまま使用することもできる。勿論、上記したポリマー有機物又はガス状有機物を用いる処方を併用してもよい。以上の何れの処方についても、例えば、国際公開第２００７／０４３６６５号パンフレットの各実施例、比較例が参考になる。
【００４８】
前記負極板２０ｂは、帯状の導電性基材上に負極活物質層が形成されたたもので、図４（ｂ）に示す如く、幅方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成されている。
【００４９】
前記負極活物質層は、金属イオンを吸蔵・放出する活物質で構成される。本実施形態に係る二次電池１に用いる負極活物質層としては、電気化学的に金属イオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はなく、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出する負極活物質層としては、黒鉛や、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素等の炭素質材料、ＳｎＯやＳｉＯ等の金属酸化物、チタン酸リチウム等のリチウム複合酸化物、ＳｎやＳｉ等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。これらは、一種を単独で用いても、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。なかでも炭素質材料又はリチウム複合酸化物を用いることが安全性の観点から好ましい。
【００５０】
負極活物質層の形成領域（以下、負極層形成領域という）Ｂは、負極リード部Ｌ２と隣接するように幅方向の他端側から一端まで設けられている。そして、負極層形成領域Ｂは、上述の如く、幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２が一対の正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２に重なるように形成されている。すなわち、負極層形成領域Ｂは、幅方向の長さ（幅寸法）が、正極層形成領域Ａ１の幅方向の長さ（幅寸法）よりも長く、且つ、正極板２０ａにおける活物質層の全形成領域（正極層形成領域Ａ１＋正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２）の幅方向の長さよりも短く設定されている。これにより、負極層形成領域Ｂは、幅方向の両側が正極層形成領域Ａ１の幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１から外側にはみ出て形成されている。
【００５１】
そして、上記構成の正極板２０ａ及び負極板２０ｂは、図４（ｃ）に示す如く、正極層形成領域Ａにおける幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１が負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂと対向して正極層形成領域Ａの両エッジＥ１，Ｅ１から負極層形成領域Ｂの幅方向の両側部分がはみ出た状態になることを前提に、長手方向と直交する幅方向で所定量ずれた配置になっている。
【００５２】
これにより、該発電要素２は、図３に示す如く、幅方向（正極板２０ａ及び負極板２０ｂの長手方向と直交する幅方向と対応する方向）の一端部に正極板２０ａ（正極リード部Ｌ１）のみの積層部分が形成され、幅方向（正極板２０ａ及び負極板２０ｂが長手方向と直交する幅方向と対応する方向）の他端部に負極板２０ｂ（負極リード部Ｌ２）のみの積層部分が形成されている。そして、該二次電池１は、正極板２０ａのみの積層部分に一方の集電部材（以下、正極集電部材という）６が電気的に接続され、負極板２０ｂのみの積層部分に他方の集電部材（以下、負極集電部材という）７が電気的に接続されている（図２参照）。
【００５３】
本実施形態に係る二次電池１は、上述の如く、発電要素２が扁平状に形成されているため、正極リード部Ｌ１の積層部分が巻回中心方向から見て扁平環状をなし、長軸方向に延びる一対の正極積層部２１ａ，２１ａが形成されている。また、該二次電池１は、負極リード部Ｌ２の積層部分についても巻回中心方向から見て扁平環状をなし、長軸方向に延びる一対の負極積層部２１ｂ，２１ｂが形成されている。そして、上記構成の発電要素２は、巻回中心方向から見た長軸方向（断面長軸方向）を上下にして電池ケース３に収容されている。
【００５４】
前記電池ケース３は、一面を開放させた角形の箱状をなすケース本体３０と、ケース本体３０の開放部分を封止する蓋板３１とを備えている。そして、該電池ケース３は、上述の如く、発電要素２以外に正極集電部材６及び負極集電部材７が収容されて電解液が充填される。
【００５５】
一対の外部端子構造体４，５は、それぞれ共通した構成であり、一方の外部端子構造体（以下、正極外部端子構造体という）４は、正極集電部材６に接続され、他方の外部端子構造体（以下、負極外部端子構造体という）５は、負極集電部材７に接続されている。
【００５６】
前記正極外部端子構造体４及び負極外部端子構造体５は、図１乃至図３に示す如く、電池ケース３（蓋板３１）の外側で互いに対称的に配置されている。そして、正極外部端子構造体４及び負極外部端子構造体５は、共通した構成であり、図３に示す如く、ケーブルやバスバー等の接続対象物（図示しない）を電気的に接続しつつ固定するための外部端子４０，５０と、電池ケース３（蓋板３１）の外面上に配置される短冊状の金属板からなる接続杆４１，５１とを備えている。前記外部端子４０，５０は、雄ネジ部材で構成されており、接続杆４１，５１の長手方向の一端側に外方に向けて挿通されている。そして、前記接続杆４１，５１は、接続手段（例えば、蓋板３１に挿通させたリベット）８によって長手方向の他端側が蓋板３１に固定されている。
【００５７】
本実施形態に係る二次電池１は、正極集電部材６及び負極集電部材７が電池ケース３（ケース本体３０）の内側において互いに対称的に配置されている。
【００５８】
前記正極集電部材６は、蓋板３１に固定されるベース６００及び該ベース６００の一端に連設されて発電要素２の幅方向の一端部（正極積層部２１ａ）に沿って配置される発電要素添設部６０１を有する集電部材本体６０と、発電要素添設部６０１を発電要素２の一端部（正極積層部２１ａ）と連結するクリップ部材６１とを備えている。
【００５９】
前記正極集電部材６の集電部材本体６０は、金属板を曲げ加工して形成されたもので、ベース６００と発電要素添設部６０１とが一体的に成型されている。そして、本実施形態に係る正極集電部材６は、ベース６００を電池ケース３の蓋板３１の内面に沿わした状態で、発電要素添設部６０１が正極積層部２１ａに沿うように形成されている。本実施形態に係る正極集電部材６は、発電要素添設部６０１が略並列をなすように一対設けられており、発電要素２の一端側にある一対の正極積層部２１ａ，２１ａのそれぞれに対して各発電要素添設部６０１，６０１を沿わせるようになっている。
【００６０】
前記正極集電部材６のクリップ部材６１は、金属板を二つ折りに曲げ加工したもので、発電要素２に対する接続箇所に応じた数量で設けられる。かかるクリップ部材６１は、折り曲げ稜線を境にして互いに対向する一対の対向片６１０ａ，６１０ｂを備えている。そして、該クリップ部材６１は、一対の対向片６１０ａ，６１０ｂにおける曲げ稜線の延びる方向の長さが発電要素添設部６０１と略同等の長さに設定されており、一対の対向片６１０ａ，６１０ｂ間に発電要素添設部６０１とともに一方の正極積層部２１ａを介入させた状態で両対向片６１０ａ，６１０ｂを接近させるようにかしめて超音波溶着することで正極積層部２１ａと発電要素添設部６０１とを物理的に連結しつつ電気的に接続するようになっている（図２参照）。
【００６１】
そして、上記構成の正極集電部材６（集電部材本体６０）は、ベース６００が前記接続手段８によって蓋板３１に固定されるとともに、正極外部端子構造体４の接続杆４１に電気的に接続されている。本実施形態に係る二次電池１は、接続手段８にリベットが採用されており、正極集電部材６のベース６００、蓋板３１、及び接続杆４１に挿通したリベット８をかしめ処理することによって、正極集電部材６及び接続杆４１が蓋板３１に固定されつつ互いに電気的に接続されている。なお、本実施形態に係る二次電池１は、電池ケース３が導電性を有する金属材料で形成されているため、正極集電部材６（ベース６００）と蓋板３１との間、接続杆４１と蓋板３１との間、リベット８と蓋板３１との間には電気絶縁性を有する絶縁パッキンＰが介装されている。
【００６２】
前記負極集電部材７は、蓋板３１に固定されるベース７００及び該ベース７００の一端に連設されて発電要素２の幅方向の一端部（負極積層部２１ｂ）に沿って配置される発電要素添設部７０１を有する集電部材本体７０と、発電要素添設部７０１を発電要素２の一端部（負極積層部２１ｂ）と連結するクリップ部材７１とを備えている。
【００６３】
前記負極集電部材７の集電部材本体７０は、金属板を曲げ加工して形成されたもので、ベース７００と発電要素添設部７０１とが一体的に成型されている。そして、本実施形態に係る負極集電部材７は、ベース７００を電池ケース３の蓋板３１の内面に沿わした状態で、発電要素添設部７０１が負極積層部２１ｂに沿うように形成されている。本実施形態に係る負極集電部材７は、発電要素添設部７０１が略並列をなすように一対設けられており、発電要素２の一端側にある一対の負極積層部２１ｂ，２１ｂのそれぞれに対して各発電要素添設部７０１，７０１を沿わせるようになっている。
【００６４】
前記負極集電部材７のクリップ部材７１は、金属板を二つ折りに曲げ加工したもので、発電要素２に対する接続箇所に応じた数量で設けられる。かかるクリップ部材７１は、折り曲げ稜線を境にして互いに対向する一対の対向片７１０ａ，７１０ｂを備えている。そして、該クリップ部材７１は、一対の対向片７１０ａ，７１０ｂにおける曲げ稜線の延びる方向の長さが発電要素添設部７０１と略同等の長さに設定されており、一対の対向片７１０ａ，７１０ｂ間に発電要素添設部７０１とともに一方の負極積層部２１ｂを介入させた状態で両対向片７１０ａ，７１０ｂを接近させるようにかしめて超音波溶着することで負極積層部２１ｂと発電要素添設部７０１とを物理的に連結しつつ電気的に接続するようになっている（図２参照）。
【００６５】
そして、上記構成の負極集電部材７（集電部材本体７０）は、ベース７００が前記接続手段８によって蓋板３１に固定されるとともに、負極外部端子構造体５の接続杆４１に電気的に接続されている。本実施形態に係る二次電池１は、接続手段８にリベットが採用されており、負極集電部材７のベース７００、蓋板３１、及び接続杆４１に挿通したリベット８をかしめ処理することによって、負極集電部材７及び接続杆４１が蓋板３１に固定されつつ互いに電気的に接続されている。これにより、本実施形態に係る二次電池１は、発電要素２の正極板２０ａが正極集電部材６及び接続手段（リベット）８を介して正極外部端子構造体４（外部端子４０）に導通し、発電要素２の負極板２０ｂが負極集電部材７及び接続手段（リベット）８を介して負極外部端子構造体５（外部端子５０）に導通している。
【００６６】
なお、本実施形態に係る二次電池１は、電池ケース３が導電性を有する金属材料で形成されているため、負極集電部材７（ベース７００）と蓋板３１との間、接続杆４１と蓋板３１との間、リベット８と蓋板３１との間には電気絶縁性を有する絶縁パッキンＰが介装されている。
【００６７】
以上のように、本実施形態に係る二次電池１は、発電要素２を収容した電池ケース３と、該電池ケース３の外部に配置された外部端子構造体４，５（外部端子４０，５０）と、発電要素２を外部端子４０，５０に電気的に接続するための集電部材６，７とを備え、正極板２０ａは、幅方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１が形成され、且つ、正極層形成領域Ａ１の幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１が負極層形成領域Ｂと重なるように正極活物質層が形成される一方、負極板２０ｂは、幅方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成され、前記正極リード部Ｌ１（正極積層部２１ａ）及び負極リード部Ｌ２（負極積層部２１ｂ）のそれぞれに集電部材６，７が電気的に接続されているため、発電要素２と外部端子４０，５０とを通電させることができる。すなわち、上記構成の二次電池１は、発電要素２からの電気を外部端子４０，５０に供給（放電）できるとともに、外部端子４０，５０から発電要素２に対して電気を供給（充電）できる。
【００６８】
そして、上記構成の二次電池１の正極板２０ａは、前記正極層形成領域Ａ１における幅方向の両エッジＥ１，Ｅ１と隣接し、且つ負極層形成領域Ｂの幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２と対向する領域に正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されているため、正極板２０ａ上の正極補助活物質層と負極板２０ｂ上の負極活物質層との間でも電荷を移動させることができる。これにより、上記構成の二次電池１は、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。
【００６９】
そして、上記構成の二次電池１は、正極板２０ａにおける負極層形成領域Ｂと対向する領域が正極活物質層又は正極補助活物質層によって覆われているため、セパレータ２０ｃが破損する等して正極板２０ａと負極板２０ｂとが接触しても、該正極板２０ａを構成する導電性基材が負極板２０ｂ（負極層形成領域Ｂ）と直接接触することがなく、高い安全性が得られる。すなわち、正極板２０ａの導電性基材と負極板２０ｂの負極活物質層とが接触すると大きな電流が流れるが、上記構成の二次電池１は、正極板２０ａの導電性基材に比べて抵抗の大きな正極補助活物質層が負極活物質層と対向するように形成されているため、セパレータ２０ｃが破損する等して正極板２０ａ（正極補助活物質層）と負極板２０ｂ（負極活物質層）とが接触しても電流が流れにくく、高い安全性が得られる。
【００７０】
また、本実施形態において、前記正極補助活物質層は、該正極補助層形成領域Ａ２における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されているため、負極板２０ｂ上（エッジＥ２近傍）の電析の発生が抑制される。すなわち、正極補助活物質層は、上述の如く、満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低いため、該正極補助層形成領域Ａ２のエッジＥ２と負極層形成領域ＢのエッジＥ２とを一致させたり、負極層形成領域ＢのエッジＥ２よりも正極補助層形成領域Ａ２をはみ出させたりしても、負極板２０ｂ上（エッジＥ２近傍）の電析の発生が抑制される。
【００７１】
さらに、本実施形態に係る二次電池１は、前記正極補助層形成領域Ａ２の満充電時の電荷放出量の合計が、正極補助層形成領域Ａ２と対向する負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂの満充電時の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されているため、正極補助層形成領域Ａ２のエッジＥ３と負極層形成領域ＢのエッジＥ２とを一致させたり、負極層形成領域ＢのエッジＥ２よりも正極補助層形成領域Ａ２をはみ出させたりしても、負極板２０ｂ上（エッジＥ２近傍）における電析の発生が抑制される。
【００７２】
すなわち、上記構成の正極補助層形成領域Ａ２の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助層形成領域Ａ２と対向する負極板２０ｂの負極層形成領域Ｂの満充電時の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されているため、正極活物質層及び正極補助活物質層の電荷の全てが負極板２０ｂ（負極活物質層）に吸蔵されることになる。従って、正極活物質層及び正極補助活物質層からの電荷が余剰にならないため、負極活物質層上で電析が発生することが抑制される。
【００７３】
また、本実施形態において、前記正極補助層形成領域Ａ２は、負極板２０ｂ上の負極層形成領域Ｂの幅方向の両エッジＥ２，Ｅ２と重なるように、前記正極層形成領域Ａ１に対して幅方向の両側に形成されているため、発電要素２の幅方向の両側に電気容量を高めることのできる正極補助活物質層が形成されることになる結果、二次電池全体の容量を高めることができる。
【００７４】
さらに、前記正極補助活物質層は、導電性炭素材料がコーティングされているため、正極補助活物質層として導電性の低い活物質を用いた場合にも充放電が可能となる。そのため、正極補助活物質層と負極活物質層との間で電荷の移動が問題なく行われ、全体的な電気容量を高めることが可能となる。特に、一般に導電性が低いことが知られているオリビン構造を有する活物質は、導電性炭素材料をコーティングすることで、実質的な電気容量増加の効果を長期に亘って維持することができる。
【００７５】
そして、本実施形態に係る二次電池１は、前記正極補助活物質層にオリビン構造を有する活物質が採用されているため、当該二次電池１の熱逸走を防止でき、安全性の高い電池とすることができる。すなわち、オリビン構造を有する活物質中の酸素原子は、リン原子と強く結合しているため、高温暴露時にも正極補助活物質層からの酸素放出が起こらず、当該二次電池１の熱逸走を防止でき、安全性の高い電池とすることができる。
【００７６】
また、前記正極補助活物質層の満充電時の開路電位が前記正極活物質層の満充電時の開路電位よりも低く設定されているため、使用頻度の高い満充電近傍の電圧まで充電されたときには、前記正極補助活物質層は既に大部分の電荷を放出しているため、さらに充電を行った際の電荷放出量は正極活物質層に比べて少ない。そのため、充電末期状態の電池に大きな充電電流が印加されても、対向する負極層形成領域ＢのエッジＥ２部分への電荷移動量は少なくなるため、電析が起こりにくくなり、安全な電池となる。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【００７８】
上記実施形態において、正極板２０ａ及び負極板２０ｂを積層状態で巻回した巻回型の発電要素２を備えた二次電池１について説明したが、これに限定されるものではなく、枚葉状の正極板と枚葉状の負極板とをセパレータを挟んで交互に積層した積層型の発電要素を備えた二次電池であってもよい。
【００７９】
すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す如く、導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板２０ａと導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板２０ｂとがセパレータ２０ｃを介して積層された発電要素２を備え、正極板２０ａは、少なくとも一部の端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部Ｌ１が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域（正極層形成領域Ａ１）を画定するエッジＥ４が負極活物質層の形成領域（負極層形成領域Ｂ）と重なるように正極活物質層（正極層形成領域Ａ１）が形成され、負極板２０ｂは、少なくとも一部の端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部Ｌ２が形成された二次電池１であってよい。
【００８０】
この場合、前記正極板２０ａは、正極層形成領域Ａ１を画定するエッジＥ４（Ｅ４ａ〜Ｅ４ｄ）の少なくとも一部Ｅ４ａと隣接し、且つ負極層形成領域Ｂを画定するエッジＥ５（Ｅ５ａ〜Ｅ５ｄ）の少なくとも一部Ｅ５ｃ，Ｅ５ｄと対向する領域に正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されればよい。
【００８１】
具体的に説明すると、積層型の発電要素２は、正極板２０ａ及び負極板２０ｂのそれぞれが平面視略四角形をなす枚葉状に形成される。そのため、正極板２０ａは、外形を画定する四辺のうちの一辺の端部（四つの端部のうちの何れか一つの端部）に正極活物質層の非形成領域（導電性基材のみ）からなる正極リード部Ｌ１が形成され、該正極リード部Ｌ１を除いた領域内に該領域の形状に則した四角形状の領域を画定するエッジＥ４（Ｅ４ａ〜Ｅ４ｄ）で包囲された正極活物質層（正極層形成領域Ａ１）が形成される。また、負極板２０ｂは、外形を画定する四辺のうちの一辺の端部（四つの端部のうちの何れか一つの端部）に負極活物質層の非形成領域（導電性基材のみ）からなる負極リード部Ｌ２が形成され、該負極リード部Ｌ２を除いた領域内に、該領域の形状に則した四角形状の領域を画定するエッジＥ５（Ｅ５ａ〜Ｅ５ｄ）で包囲され、且つ正極活物質層の形成領域（正極層形成領域Ａ１）よりも広い面積の負極活物質層（負極層形成領域Ｂ）が形成される。
【００８２】
そして、正極板２０ａ及び負極板２０ｂは、正極リード部Ｌ１と負極リード部Ｌ２とが重ならないように、負極層形成領域Ｂ内に正極層形成領域Ａ１を位置させて重ね合わされる。すなわち、正極板２０ａ及び負極板２０ｂは、図５（ａ）に示す如く、正極リード部Ｌ１と負極リード部Ｌ２とが相反した配置になるように、負極層形成領域Ｂ内に正極層形成領域Ａ１を位置させて重ね合わされたり、図５（ｂ）に示す如く、正極リード部Ｌ１と負極リード部Ｌ２とが９０°回転変位した配置になるように、負極層形成領域Ｂ内に正極層形成領域Ａ１を位置させて重ね合わされたりされる。なお、この場合においても、正極リード部Ｌ１及び前記負極リード部Ｌ２のそれぞれが外部端子４０，５０に対して電気的に接続されることは言うまでもない。
【００８３】
従って、積層型の発電要素２は、正極板２０ａの正極層形成領域Ａ１の周囲が正極層形成領域Ａ１を画定するエッジＥ４（Ｅ４ａ〜Ｅ４ｄ）の少なくとも一部Ｅ４ａと隣接し、且つ負極層形成領域Ｂを画定するエッジＥ５（Ｅ５ａ〜Ｅ５ｄ）の少なくとも一部Ｅ５ｃ，Ｅ５ｄと対向する領域となるため、当該領域の少なくとも一部に上記実施形態と同様の正極補助活物質層（正極補助層形成領域Ａ２）が形成される。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す発電要素２は、一方向の一端側となる正極リード部Ｌ１と正極層形成領域Ａ１との間のみに正極補助層形成領域Ａ２を形成しているが、その反対側（一方向の他端側）や、一方向と直交する他方向の何れか一方の端部等に正極補助層形成領域Ａ２を形成してもよい。
【００８４】
このようにすることで、上記構成の二次電池１においても、上記実施形態と同様に、正極活物質層と負極活物質層との間の電荷の移動に加え、正極補助活物質層と負極活物質層との間でも電荷が移動できるため、全体的な電気容量を高めることができる。なお、この場合においても、上記実施形態と同様に、前記正極補助活物質層は、該正極補助活物質層の形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されていることが好ましいことは言うまでもない。また、前記正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質層と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されることが好ましいことも言うまでもない。
【００８５】
上記実施形態において、正極板２０ａの正極層形成領域Ａ１の両側に正極補助層形成領域Ａ２，Ａ２を設けたが、これに限定されるものではなく、前記正極板２０ａにおいて、前記正極層形成領域Ａ１における一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ１，Ｅ１と隣接し、且つ負極板２０ｂ上の負極層形成領域Ｂの一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ２，Ｅ２と対向する領域に正極活物質層と異なる正極補助活物質層（好ましくは、層形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定された正極補助活物質層））が形成された正極補助層形成領域Ａ２を形成してもよい。
【００８６】
但し、正極補助層形成領域Ａ２を一方向の一端側に形成する場合には、正極補助層形成領域Ａ２は正極リード部Ｌ１と正極層形成領域Ａ１との間に設けられ、正極補助層形成領域Ａ２を一方向の他端側に形成する場合には、正極補助層形成領域Ａ２は正極板２０ａの一方向の他端部に沿って形成されるとともに、負極板２０ｂ上の負極層形成領域Ｂの一方向の一端側にある一方のエッジＥ２が正極リード部Ｌ１と重なるように形成される。
【００８７】
上記実施形態において、リチウムイオン二次電池を一例に説明したが、例えば、ナトリウムイオン二次電池や、マグネシウムイオン二次電池、カルシウムイオン二次電池等のロッキングチェア型の二次電池であってもよい。すなわち、本発明は、正極板２０ａと負極板２０ｂとの間で電荷（金属系イオン）が移動することで充放電できる二次電池であればよい。
【００８８】
このようにリチウムイオン二次電池以外の二次電池に採用した場合においても、正極板２０ａは、正極層形成領域Ａ１における一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ１と隣接し、且つ負極層形成領域Ｂにおける一方向の少なくとも何れか一方のエッジＥ２と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されることは言うまでもない。
【００８９】
また、前記正極補助層形成領域Ａ２は、部分的に正極補助活物質層の非形成領域があったり、正極補助層形成領域Ａ２の一方向における外側のエッジＥ３の一部が負極層形成領域ＢのエッジＥ２よりも正極層形成領域Ａ１側に位置したり、正極層形成領域Ａ１に対して部分的に隙間をあけた状態であったりしてもよい。このようにしても、負極層形成領域ＢのエッジＥ２と対向する領域の大部分に正極補助活物質層が形成されているため、正極活物質層と対向していない負極活物質層を有効活用して電気容量を向上させることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１…二次電池、２…発電要素、３…電池ケース、４…正極外部端子構造体（外部端子構造体）、５…負極外部端子構造体（外部端子構造体）、６…正極集電部材（集電部材）、７…負極集電部材（集電部材）、８…リベット（接続手段）、２０ａ…正極板、２０ｂ…負極板、２０ｃ…セパレータ、２１ａ…正極積層部、２１ｂ…負極積層部、２１ｂ，２１ｂ…負極積層部、３０…ケース本体、３１…蓋板、４０，５０…外部端子、４１，５１…接続杆、６０，７０…集電部材本体、６１，７１…クリップ部材、６００，７００…ベース、６０１，７０１…発電要素添設部、６１０ａ，６１０ｂ，７１０ａ，７１０ｂ…対向片、Ａ１…正極層形成領域、Ａ２…正極補助層形成領域、Ｂ…負極層形成領域、Ｌ１…正極リード部、Ｌ２…負極リード部、Ｐ…絶縁パッキン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された状態で巻回された発電要素を備え、正極板は、巻回方向と直交する一方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域の前記一方向の両エッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、前記一方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び負極リード部のそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと隣接し、且つ負極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された発電要素を備え、正極板は、少なくとも一部の端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域を画定するエッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、少なくとも一部の端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び前記負極リード部は、互いに重ならないように配置されてそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と隣接し、且つ負極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする二次電池。
【請求項３】
前記正極補助活物質層は、該正極補助活物質層の形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されている請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質層と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記正極補助活物質層の形成領域は、負極板上の負極活物質層の形成領域の一方向の両エッジと重なるように、前記正極活物質層の形成領域に対して一方向の両側に形成されている請求項１乃至４の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記正極補助活物質層は、導電性炭素材料がコーティングされている請求項１乃至５の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記正極補助活物質層は、オリビン構造を有する活物質である請求項１乃至６の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項８】
前記正極補助活物質層の満充電時の開路電位は、前記正極活物質層の満充電時の開路電位よりも低く設定されている請求項１乃至７の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項１】
導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された状態で巻回された発電要素を備え、正極板は、巻回方向と直交する一方向の一端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域の前記一方向の両エッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、前記一方向の他端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び負極リード部のそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと隣接し、且つ負極活物質層の形成領域における前記一方向の少なくとも何れか一方のエッジと対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
導電性基材上に正極活物質層が形成された正極板と導電性基材上に負極活物質層が形成された負極板とがセパレータを介して積層された発電要素を備え、正極板は、少なくとも一部の端部に正極活物質層の非形成領域からなる正極リード部が形成され、且つ、正極活物質層の形成領域を画定するエッジが負極活物質層の形成領域と重なるように正極活物質層が形成され、負極板は、少なくとも一部の端部に負極活物質層の非形成領域からなる負極リード部が形成され、前記正極リード部及び前記負極リード部は、互いに重ならないように配置されてそれぞれが外部端子に対して電気的に接続された二次電池において、前記正極板は、前記正極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と隣接し、且つ負極活物質層の形成領域を画定するエッジの少なくとも一部と対向する領域に前記正極活物質層と異なる正極補助活物質層が形成されていることを特徴とする二次電池。
【請求項３】
前記正極補助活物質層は、該正極補助活物質層の形成領域における面積あたりの満充電時の電荷放出量が前記正極活物質層よりも低く設定されている請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記正極補助活物質層の形成領域の満充電時の電荷放出量の合計が、該正極補助活物質層と対向する負極板の負極活物質層の形成領域の電荷吸蔵可能量よりも低く設定されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記正極補助活物質層の形成領域は、負極板上の負極活物質層の形成領域の一方向の両エッジと重なるように、前記正極活物質層の形成領域に対して一方向の両側に形成されている請求項１乃至４の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記正極補助活物質層は、導電性炭素材料がコーティングされている請求項１乃至５の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記正極補助活物質層は、オリビン構造を有する活物質である請求項１乃至６の何れか１項に記載の二次電池。
【請求項８】
前記正極補助活物質層の満充電時の開路電位は、前記正極活物質層の満充電時の開路電位よりも低く設定されている請求項１乃至７の何れか１項に記載の二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５４１２２（Ｐ２０１２−５４１２２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６３３６（Ｐ２０１０−１９６３３６）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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