捲回型電極群、それを備えた電池、および電池の製造方法
【課題】巻芯を有する、電解液の吸収性および保持性に優れた、小型化可能な低コストの捲回型電極群を提供する。
【解決手段】本発明は、導電性を有する巻芯、巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備える捲回型電極群に関する。第１電極は、帯状の第１集電体、および第１集電体に形成される第１活物質層を有し、第２電極は、帯状の第２集電体、および第２集電体に形成される第２活物質層を有する。第１活物質層の算術平均粗さＲａは０．５〜１０μｍであり、第１活物質層の厚みは２０〜６０μｍである。第１電極および第２電極は、第１集電体または第２集電体が露出する部分Ａを有し、部分Ａは、巻芯に溶接されている。
【解決手段】本発明は、導電性を有する巻芯、巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備える捲回型電極群に関する。第１電極は、帯状の第１集電体、および第１集電体に形成される第１活物質層を有し、第２電極は、帯状の第２集電体、および第２集電体に形成される第２活物質層を有する。第１活物質層の算術平均粗さＲａは０．５〜１０μｍであり、第１活物質層の厚みは２０〜６０μｍである。第１電極および第２電極は、第１集電体または第２集電体が露出する部分Ａを有し、部分Ａは、巻芯に溶接されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性を有する巻芯を有する捲回型電極群を備えた電池に関し、より詳しくは、捲回型電極群の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの携帯型電子機器の小型化の要求に伴い、これらの駆動用電源である電池に対し、より一層の小型化、高エネルギー密度化が要求されている。
従来、捲回型電極群を備えた電池では、電極群を構成した後、電極群の中心部から巻芯を抜き取るため、電極群の中心部は空洞であった。この電池を小型化するため、巻芯を抜き取らずに集電体として用い、正極または負極のいずれか一方を巻芯に電気的に接続して電極群を構成した円筒型電池が開発されている。
【０００３】
このような電池は、巻芯の一方の端部は電池の外部に露出し、その露出部分が外部端子を兼ねる。このため、集電体を外部端子に接続する工程が不要であり、工程を簡略化できる。外部端子を接続するためのスペースが不要であり、電池を小型化し易い。
その反面、電極群の中心部には巻芯があり、電池ケース内にて空間を充分に確保できないため、電極群を電池ケース内に挿入した後、電池ケース内に充分な量の電解液を注入することは困難である。電解液を注入できたとしても、電解液が電池ケース外に溢れないように少しずつ注入する必要があり、電解液の注入工程で長い時間を要する。
よって、従来、このような電池では、電池ケースに電解液を注入した後、電極群をケースに挿入していた。しかし、安定かつ良好な電池特性を得るために必要な電解液量を電池ケース内に予め注入した後、電極群を電池ケースに挿入すると、電極群が電解液を速やかに吸収し難いため、電解液が溢れて電池ケースの外部へ流出する場合があった。
電解液が溢れないようにするには、電池ケースの内容積に対する電極群が占める体積割合を低減することが考えられるが、活物質量が減少し、電池容量が低下するという不具合を生じる。
【０００４】
巻芯を有する捲回型電極群への電解液の注入に関して、様々な検討が行われている。
例えば、特許文献１では、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間にセパレータを介在させて捲回した電極群を備えた電池において、第１電極および第２電極の少なくとも一方とセパレータとの間に電解液を供給する空隙を形成するための部材を、第１電極および第２電極の少なくとも一方の表面に配置することが提案されている。部材には、例えば、線材が用いられる。これにより、電解液を速やかに注入でき、電池特性を改善することができる。
【０００５】
特許文献２では、上記の巻芯を有する捲回型電極群を備えた非水電解液二次電池において、負極を巻芯と溶接するために、負極にて集電体が露出する部分を設け、その部分に電解液を保持するための孔を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５２６７８号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の電池では、空隙を形成するための部材を配置するため、十分な容量を得るために必要な電極群が占める体積割合を確保することが難しい。電極群が占める体積割合（活物質量）の減少により、容量低下する場合がある。特に、電極群の直径が２０ｍｍ以下（特に、１０ｍｍ以下）の小型電池では、電池ケースの内容積に対する電極群が占める体積割合が高くなるため、空隙を形成する部材を配置することは極めて困難である。
電極群が占める体積割合を確保するため、部材を小さく（線材を細く）すると、電解液を供給する空隙が小さくなり、電解液を速やかに注入することが困難となる。特に、小型の電池では、特許文献１記載の部材を用いることは困難である。
また、空隙を形成するための部材を別途用い、部材を配置する工程が必要となるため、製造工程の数が増え、製造コストが増大する。
【０００８】
特許文献２では、負極にて集電体が露出する部分に形成された孔により、電極群の捲回中心部における電解液の保持性は向上する。しかし、電極群全体の電解液の吸収性および保持性は不十分である。また、集電体が露出する部分に孔が形成されていることにより、集電体における孔付近の部分は、強度が低下し、破断し易い。さらに、この集電体が露出する部分は、巻芯に溶接する部分の面積および孔の大きさを考慮して、比較的大きくしておく必要がある。そのため、負極活物質を充填する領域が減少し、負極容量が低下する場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、巻芯を有し、電解液の吸収性および保持性に優れた、小型化可能な低コストの捲回型電極群を提供する。
また、充分な量の電解液を含む捲回型電極群を備え、高い信頼性を有する、小型化可能な低コストの電池を提供する。
さらに、捲回型電極群に充分な量の電解液を迅速に含ませることが可能な、高い信頼性を有する、低コストの電池の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の捲回型電極群は、導電性を有する巻芯、前記巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに前記第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備え、
前記第１電極は、帯状の第１集電体、および前記第１集電体の表面に形成される第１活物質層を有し、
前記第２電極は、帯状の第２集電体、および前記第２集電体の表面に形成される第２活物質層を有し、
前記第１活物質層の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍであり、
前記第１電極および前記第２電極の一方は、前記第１集電体または前記第２集電池体が露出する部分Ａを有し、
前記部分Ａは、前記巻芯に溶接されていることを特徴とする。
【００１１】
前記第１集電体の算術平均粗さＲａは０．５〜１０μｍであり、前記第１活物質層は、蒸着法により形成されているのが好ましい。
前記第１活物質層は、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）の層からなるのがより好ましい。
前記第１電極が、前記第１集電体が露出する部分Ａを有するのが好ましい。
【００１２】
本発明の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される上記の捲回型電極群と、前記捲回型電極群に含まれる電解質と、を備え、
前記巻芯の一端が、電極端子として、前記電池ケースの外部に露出していることを特徴とする。
前記電池の公称容量は、５〜１００ｍＡｈであるのが好ましい。
前記第１電極および前記第２電極の他方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ｂを有し、前記部分Ｂは、前記電池ケースと直接接触しているのが好ましい。
前記電池ケースの外径は、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。また、電池ケースの高さは４０ｍｍ以下が好ましく、さらには、３０ｍｍ以下が好ましい。
【００１３】
本発明の電池の製造方法は、
（１）上記の捲回型電極群を構成する工程と、
（２）前記捲回型電極群に電解液を含ませる工程と、
（３）前記工程（２）の後、前記電解液を含む前記捲回型電極群を電池ケース内に挿入する工程と、
（４）前記工程（３）の後、前記電池ケースを封口する工程と、
を含むことを特徴とする。
前記工程（１）は、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１集電体の表面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を形成して、第１電極を得る工程を含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、巻芯を有し、電解液の吸収性および保持性に優れた、小型化可能な低コストの捲回型電極群を提供することができる。
また、充分な量の電解液を含む捲回型電極群を備え、高い信頼性を有する、小型化可能な低コストの電池を提供することができる。
さらに、捲回型電極群に充分な量の電解液を迅速に含ませることが可能な、高い信頼性を有する、低コストの電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である円筒型電池の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、導電性を有する巻芯、前記巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに前記第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備える捲回型電極群に関する。そして、本発明は、前記第１電極は、帯状の第１集電体、および前記第１集電体の表面に形成される第１活物質層を有し、前記第２電極は、帯状の第２集電体、および前記第２集電体の表面に形成される第２活物質層を有し、
前記第１活物質層の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍであり、
前記第１電極および前記第２電極の一方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ａを有し、
前記部分Ａは、前記巻芯に溶接されている点に特徴を有する。
部分Ａは、集電体の両面に活物質層が形成されない部分であり、巻芯側に配される、第１電極の長手方向の一方の端部に形成される。
算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠する、表面の粗さの程度を表す数値であり、数値が大きい程、表面が粗いことを示す。
【００１７】
捲回型電極群を構成した際に、第１活物質層の算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面とセパレータとの間に電解液を保持する微小な空隙が多数形成されるため、捲回型電極群の電解液の吸収性および保持性が改善される。特に、電解液を吸収および保持し難い、サイズの小さい捲回型電極群（電池）に対して有効である。本発明は、例えば、電池ケースの最大外径が３〜２０ｍｍ、および巻芯の最大径が１〜１０ｍｍである小型の電池に好適である。
また、別途部材を用いることなく、第１活物質層の表面形態を利用して、電極群の電解液の吸収性および保持性を改善することができるため、コスト面で有利である。
【００１８】
第１活物質層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ未満であると、第１活物質層とセパレータとの間にて微小な空隙を多数形成するのが難しくなり、電極群の吸収性および保持性が充分に得られない場合がある。第１活物質層の算術平均粗さＲａが１０μｍ超であると、電極群内にて空隙が占める割合が過度に大きくなり、活物質層中の活物質の充填密度が低下し、電池容量が低下する場合がある。
【００１９】
第１活物質層の算術平均粗さＲａは、２μｍ以上であるのが好ましい。この場合、特に電解液を吸収および保持し難い、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が３ｍｍ以下の領域Ａ）でも、電解液が迅速に吸収され、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００２０】
特に、捲回により、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が２ｍｍ以下の領域Ｂ）では、電極の内側に配される活物質層の圧縮応力が大きくなるため、第１活物質層の算術平均粗さＲａは、５μｍ以上であるのがより好ましい。電極が捲回されて、領域Ｂにおける電極の内側の活物質層が圧縮されたとしても、活物質層の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上に確保することができ、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００２１】
第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍである。第１活物質層の厚みが６０μｍ超であると、電池の小型化が難しい場合がある。第１活物質層の厚みが２０μｍ未満であると、第１活物質の充填量が減少し、電池容量が低下する場合がある。
【００２２】
第１集電体の算術平均粗さＲａは０．５〜１０μｍであり、第１活物質層は、蒸着法により形成されているのが好ましい。第１活物質層の表面形態を、第１集電体の表面形態に追従させることができ、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を容易に形成することができる。
【００２３】
第１電極は、第１集電体が露出する部分Ａを有するのが好ましい。部分Ａは、第１集電体の両面に第１活物質層が形成されない部分であり、巻芯側に配される、第１電極の長手方向の一方の端部に形成される。
これにより、第１電極の表面全体を、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍの粗面とすることができる。すなわち、第１集電体が露出する部分Ａおよび活物質層の両方の算術平均粗さＲａを０．５〜１０μｍとすることができる。電極群全体の電解液の吸収性および保持性がさらに改善される。特に電解液を吸収および保持し難い、電極群の巻芯に近い部分において、電解液の吸収性および保持性が大幅に改善される。
また、第１集電体が露出する部分Ａは粗面を有するため、部分Ａは、巻芯と、安定した溶接部を形成することができ、第１電極と巻芯とを強固に接続することができる。第１電極と巻芯との接続をより強固にするためには、第１集電体の算術平均粗さＲａは、２〜１０μｍがより好ましい。
【００２４】
さらに、第２電極（第２活物質層および第２集電体）の算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍでもよい。
【００２５】
本発明は、上記の捲回型電極群を備えた電池に関する。すなわち、本発明の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される上記の捲回型電極群と、前記捲回型電極群に含まれる電解質と、を備え、
前記巻芯の一端が、前記電池ケースの外部に露出し、第１電極または第２電極の外部端子として用いられる点に特徴を有する。
これにより、充分な量の電解液を含む捲回型電極群を備え、高い信頼性を有する、小型化可能な低コストの電池を提供することができる。
本発明の電池は、公称容量が５〜１００ｍＡｈの小型電池であるのが好ましい。
本発明の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースの外径が３〜２０ｍｍ、および略円柱状の巻芯の径が１〜１０ｍｍである小型の円筒型電池であるのが好ましい。更なる小型化の観点から、より好ましくは、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースの外径が３〜１０ｍｍ、および略円柱状の巻芯の径が１〜５ｍｍである。
【００２６】
第１電極および第２電極の他方は、第１集電体または第２集電体が露出する部分Ｂを有し、部分Ｂは、電池ケースと直接接触しているのが好ましい。部分Ｂは、電極の長手方向の一方の端部（電極の最外周部に対応する部分）において、第２集電体の一方の面（電池ケースと対向する面）に第２活物質層が形成されない部分である。
これにより、電池ケースを、第１電極および第２電極のいずれか他方の電極の端子として用いられる。
電極群を電池ケース内へ圧入することにより、部分Ｂの表面を電池ケースの内面に密着させることができ、部分Ｂと、電池ケースとの間で良好な接触状態が得られる。よって、第１電極および第２電極のいずれか他方を、電池ケースと電気的に安定して接触させることができる。
電極の一部と電池ケース内面とを直接接触させることによる集電であり、電極と電池ケースとをリード等の部材を用いて溶接する必要がない。このため、電解液を含む電極群を電池ケースに挿入する場合や、電池を小型化する場合に有効である。
【００２７】
第２電極が、第２集電体が露出する部分Ｂを有し、部分Ｂの算術平均粗さＲａは０．２μｍ以下であるのが好ましい。部分Ｂは、第２電極の長手方向の一方の端部（電極の最外周部に対応する部分）において、第２集電体の一方の面（電池ケースと対向する面）に、第２活物質層が形成されない部分である。
部分Ｂの表面が、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下の平滑面である場合、電池ケースに挿入し易く、電池ケースへの挿入工程における歩留まりが高くなる。第２集電体露出部の表面と電池ケースの内面との間の接触状態がさらに改善され、接触抵抗を大幅に低減することができる。
【００２８】
第１電極が、第１集電体が露出する部分Ｂを有する場合、第１集電体において、部分Ｂのみを算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下である平滑面とし、部分Ｂ以外の領域を、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面とすることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記の捲回型電極群を備えた電池の製造方法に関する。すなわち、本発明の電池の製造方法は、
（１）上記の捲回型電極群を構成する第１工程と、
（２）前記捲回型電極群に電解液を含ませる第２工程と、
（３）前記第２工程の後、前記電解液を含む前記捲回型電極群を電池ケース内に挿入する第３工程と、
（４）前記第３工程の後、前記電池ケースを封口する第４工程と、
を含む点に特徴を有する。
【００３０】
第１工程では、電解液の吸収性および保持性を改善するための部材を別途用いずに電極群を構成するため、工程を簡素化することができ、コスト面で有利である。電極群捲回時に部材がずれる等の不具合を生じることがない。
捲回型電極群は、電解液の吸収性および保持性に優れている。このため、第２工程にて、捲回型電極群に充分な量の電解液を迅速に含ませることができる。
また、第３工程にて、電池ケース内に電極群を挿入する際に、電極群から電解液が流出するのが抑制される。電池ケースの内面と、第１集電体または第２集電体が露出する部分Ｂとを密着させるために、電極群に電解液を含ませた状態で、電池ケース内に電極群を圧入することが可能である。
よって、信頼性に優れた電池の製造方法を提供することができる。
【００３１】
第１工程は、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１集電体の表面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を形成する工程を含むのが好ましい。第１集電体の粗面を利用して、第１活物質層の表面に粗面を容易に形成することができる。
別途部材を用いることなく、第１電極の表面形態を利用して、電極群の吸収性および保持性を改善することができるため、コスト面で有利である。
【００３２】
以下、本発明に係る電池の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、負極が粗面を有する場合を説明する。
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１０は、有底円筒形の電池ケース１１、電池ケース１１内に収容された捲回型電極群１２、および電池ケース１１を封止する絶縁ガスケット３１を備えている。電池ケース１１の外側面は絶縁カバー３４で覆われている。
電極群１２は、導電性を有する巻芯１４と、第１電極としての負極１５と、第２電極としての正極１６と、負極１５と正極１６との間を隔離するセパレータ１７とを備えている。この電極群１２には、非水電解質が接触している。
【００３３】
電極群１２の最外周には、正極１６が配され、電池ケース１１の内側面と電気的に接触する。電池ケース１１の底面および側面は、外部に露出し、外部正極端子として用いられる。
巻芯１４の一端３２は、電池ケースの外部に露出され、負極端子として用いられる。巻芯１４の一端は、絶縁ガスケット３１の孔に圧入されている。巻芯１４の他端には、電池ケース１１と短絡しないように、絶縁キャップ３３が取付けられている。
【００３４】
電池ケース１１の内底面に絶縁板を配置する場合、絶縁キャップ３３を用いなくてもよい。
また、以下の場合、絶縁キャップ３３を用いなくてもよい。セパレータの電池ケース側の一端部が突出するように電極群を構成した後、セパレータの突出部を熱凝縮させて、電極群の一端面をセパレータで覆う。その電極群の一端面が電池ケースの内底面と対向するように電極群を電池ケース内に収容する。
これらの場合、絶縁キャップ３３が無くても、電池ケース１１の底部と、巻芯１４との間の短絡を防止することができる。
【００３５】
負極１５の一端部は、巻芯１４に溶接されている。これにより、負極１５は、巻芯１４と、電気的に接続されている。
負極１５は、帯状の負極集電体、および負極集電体の両面に形成された負極活物質層を有する。負極１５の総厚みは、３５〜１５０μｍが好ましい。
負極１５の一端部に、集電体２１の両面において負極活物質層が形成されず負極集電体が露出する部分Ａが形成されている。この部分Ａが、巻芯１４に溶接されている。
負極集電体には、使用される負極活物質の充放電時の電位範囲において化学変化を起こさない材質が用いられる。
【００３６】
負極集電体は、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面を有する。負極集電体の粗面は、負極集電体の両面（セパレータと対向する面）の全体に形成されている。
粗面である部分Ａと、巻芯との間で良好な溶接部を形成することができる。
負極集電体の算術平均粗さＲａが０．５μｍ未満であると、負極における電極群の曲率半径が小さい領域（巻芯に近い部分）において、負極活物質層と負極集電体との密着性が低下する場合がある。また、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面を有する負極活物質層を形成するのが難しい。
負極集電体の算術平均粗さＲａが１０μｍ超であると、電極群内にて空隙が占める割合が過度に大きくなり、活物質層中の活物質の充填密度が低下し、電池容量が低下する場合がある。また、蒸着法により、算術平均粗さＲａが１０μｍ以下である粗面を有する負極活物質層を形成するのが難しい。
好ましくは、負極集電体は、算術平均粗さＲａが２〜１０μｍである粗面を有する。
【００３７】
電池の小型化および負極集電体の強度の観点から、負極集電体は、厚み８〜５０μｍが好ましい。
【００３８】
負極集電体には、金属箔を用いるのが好ましい。金属箔としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅を含む合金、およびチタンの箔が挙げられる。
金属箔の表面に、カーボン、ニッケル、チタンなどの層を形成してもよい。
粗面を有する負極集電体の作製方法としては、例えば、めっき法、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法、凸部を構成する材料と基材とを焼結する焼結法が挙げられる。
特に、負極集電体としては、銅が好ましく、銅箔に粗面を形成する方法としては、例えば、銅箔を溶液に浸して化学的にエッチング処理する方法や、銅箔に銅粒子を電着させる方法が用いられる。
【００３９】
負極活物質層は、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面を有する。負極活物質の粗面は、負極活物質層のセパレータと対向する面の全体に形成されている。
なお、この算術平均粗さＲａは、負極活物質が不可逆容量を有する場合、負極活物質層に予め不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵させた時点での負極活物質層の算術平均粗さＲａを指すが、そのリチウムを吸蔵させる前における負極活物質層の算術平均粗さＲａとほぼ同じ値である。
【００４０】
負極活物質層の表面に微細な凹凸が形成されるため、電極群における電解液の吸収性および保持性が向上する。負極活物質層は粗面を有するため、負極活物質層の表面積が増大し、負極でのデントライトの生成が抑制される。
負極全体（負極活物質層および負極集電体が露出する部分Ａ）が粗面を有するため、電極群全体において優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００４１】
負極活物質層の粗面は、負極集電体の粗面に追従するように形成されている。
負極活物質表面の負極集電体表面の凹凸への追従性の観点から、（負極活物質層の算術平均粗さＲａ）／（負極集電体の算術平均粗さＲａ）は、０．９０〜１．１０が好ましく、１．００がより好ましい。
負極活物質層内での電解液の拡散およびエネルギー密度の観点から、負極活物質層（不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵後）の空隙率は、２０〜３５％であるのが好ましい。
負極集電体の凹部および凸部の表面に、それぞれ、厚みが略同一の負極活物質層が形成され、負極集電体の凹部および凸部の表面にて、それぞれ同形状の凹部および凸部を有する負極活物質層が形成されている場合、空隙率は、２０〜２９％であるのが好ましい。
なお、上記における厚みが略同一とは、凹部の表面に形成される負極活物質層の厚みＡと、凸部の表面に形成される負極活物質層の厚みＢとの比：厚みＡ／厚みＢが、０．８５〜１．１５の範囲であることをいう。
【００４２】
算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである負極集電体の凹凸を負極活物質層の表面に追従させ易くするためには、蒸着法により形成する負極活物質層（不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵する前）の厚みは、０．５〜４０μｍが好ましい。
【００４３】
このような粗面を有する負極活物質層は、一般的な成膜方法を用いて、負極集電体の表面（粗面）に負極活物質の膜を形成することにより得られる。成膜方法としては、例えば、蒸着法（真空蒸着法、ＣＶＤ法）、スパッタリング法、ガスデポジション法、めっき法が挙げられる。作業の容易性の観点から、これらの中でも、蒸着法が好ましい。
【００４４】
負極活物質層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ未満であると、電極群の電解液の吸収性および保持性が不十分となる場合がある。負極活物質層の算術平均粗さＲａが１０μｍ超であると、電極群内にて空隙が占める割合が過度に大きくなり、負極活物質層中の負極活物質の充填密度が低下し、電池容量が低下する場合がある。
【００４５】
負極活物質層の算術平均粗さＲａは、２μｍ以上であるのが好ましい。この場合、特に電解液を吸収および保持し難い、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が３ｍｍ以下の領域Ａ）でも、電解液が迅速に吸収され、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００４６】
特に、捲回により、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が２ｍｍ以下の領域Ｂ）では、負極の内側に配される負極活物質層の圧縮応力が大きくなるため、負極活物質層の算術平均粗さＲａは、５μｍ以上であるのがより好ましい。この場合、負極が捲回されて、領域Ｂにおける負極の内側に配される負極活物質層が圧縮されても、領域Ｂにおいて、負極活物質層の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上に確保することができ、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００４７】
負極活物質層の厚み（片面あたりの厚み）は、２０〜６０μｍである。なお、この厚みは、負極活物質が不可逆容量を有する場合、負極活物質層に予め不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵させた時点での負極活物質層の厚みを指す。
負極活物質層の厚みが６０μｍ超であると、電池の小型化が難しい場合がある。また、蒸着法により負極活物質層を形成する場合、負極集電体の表面形態を、負極活物質層の表面形態に充分に反映させ難くなる場合がある。負極活物質層の厚みが２０μｍ未満であると、負極活物質の充填量が減少し、電池容量が低下する場合がある。
【００４８】
小型電池にて高容量化するためには、負極活物質層の容量密度は、１０００ｍＡｈ／ｃｍ3以上であるのが好ましい。なお、この容量密度は、負極活物質層１ｃｍ3あたりの容量（可逆容量）（ｍＡｈ）を指す。
蒸着法にて負極集電体の表面に容量密度の高い珪素を含む薄膜を形成する場合、容量密度が１２００〜１３００ｍＡｈ／ｃｍ3程度の高い負極活物質が得られる。小型電池でも、高エネルギー密度化により、高容量を有する電池が得られる。
【００４９】
容量密度が高いため、負極活物質は、珪素、珪素を含む合金、珪素酸化物が好ましく、特に珪素酸化物が好ましい。珪素を含む合金、珪素酸化物は、充放電の際の膨張収縮が比較的大きいが、電池が小型化するほど、膨張収縮の絶対値が小さくなるため、その影響が小さくなり、小型電池に対して好適に用いられる。
珪素酸化物は、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）が好ましい。ｘが小さいほど活物質の容量が大きくなるが、充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が大きくなる。また、ｘが大きいほど充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が小さくなるが、不可逆容量が大きくなる。本発明の小型電池では、活物質の体積変化による影響が比較的小さい。よって、小型電池での活物質の体積変化および可逆容量の観点から、０＜ｘ≦１．１が好ましい。
珪素を含む合金は、珪素と、鉄、コバルト、ニッケル、銅、およびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素との合金が好ましい。
【００５０】
また、負極活物質には、錫、錫を含む合金、錫酸化物、リチウムを含む合金を用いることができる。錫を含む合金は、錫と、鉄、コバルト、ニッケル、および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素との合金が好ましい。リチウムを含む合金は、リチウムと、アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素との合金が好ましい。
錫酸化物は、ＳｎＯｘ（０＜ｘ＜２）が好ましい。ｘが小さいほど活物質の容量が大きくなるが、充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が大きくなる。また、ｘが大きいほど充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が小さくなるが、不可逆容量が大きくなる。本発明の小型電池では、活物質の体積変化による影響が比較的小さい。よって、小型電池での活物質の体積変化および可逆容量の観点から、０＜ｘ≦１．１が好ましい。
【００５１】
巻芯１４は、負極１５に電気的に接続されるため、使用される負極活物質の充放電時の電位範囲において化学変化を起こさない材質を用いればよい。具体的には、巻芯１４としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄、ニッケル、パラジウム、金、銀、白金が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
巻芯１４は、負極集電体２１と、材質が同じであるのが好ましい。巻芯１４は負極１５との溶接に適した形状であればよい。巻芯１４は、棒状であるのが好ましい。棒状の巻芯１４は、長手方向に沿って平坦部を有するのが好ましい。平端部で電極と面接触させることができる。
【００５２】
正極１６は、正極集電体、および正極集電体の両面に形成された正極活物質層からなる。正極１６の総厚みは、８０〜３００μｍが好ましい。
正極１６は、電極群の最外周部において、正極集電体の内周側の面には、正極活物質層が形成され、正極集電体の外周側の面には、正極活物質層が形成されない片面塗工部（正極集電体が露出する部分Ｂ）が設けられている。正極集電体が露出する部分Ｂの表面が、電池ケースの内面に密着している。このようにして、正極１６は、電池ケース１１と電気的に接触している。
【００５３】
電池ケースへの挿入に対する信頼性および正極活物質層との密着性の観点から、正極集電体は、算術平均粗さＲａが０．１〜５μｍが好ましい。
正極集電体は、部分Ｂの領域では、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下である平滑面を有し、部分Ｂ以外の領域では、算術平均粗さＲａが０．５〜５μｍである粗面を有するのがより好ましい。部分Ｂの算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下の場合、電池ケースにより挿入し易く、電池ケースへの挿入工程における歩留まりが大幅に高くなる。正極集電体露出部の表面と電池ケースの内面との間の接触状態がさらに改善され、接触抵抗を大幅に低減することができる。正極集電体は、部分Ｂ以外の領域（正極活物質層を形成する部分）において、算術粗さＲａが０．５μｍ以上であると、正極活物質層と正極集電体との間において優れた密着性が得られる。特に、正極における電極群の曲率半径が小さい部分（巻芯に近い部分）において、正極活物質層と正極集電体との間の密着性が大幅に改善される。
【００５４】
電池の小型化および正極集電体の強度の観点から、正極集電体は、厚み１０〜５０μｍが好ましい。
正極集電体には、帯状の金属箔が用いられ、好ましくは、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔である。
【００５５】
電池の小型化および正極容量の観点から、正極活物質層（片面あたりの厚み）は、厚み３０〜１００μｍが好ましい。
正極活物質層は、正極活物質を含み、さらに必要に応じて、正極導電剤および正極結着剤を含んでもよい。
【００５６】
正極活物質は、リチウムイオン二次電池で使用可能な材料であればよく、特に限定されない。正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、およびマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）のようなリチウム含有遷移金属酸化物を用いることができる。
電池の小型化および高エネルギー密度化の観点から、正極活物質には、一般式：ＬｉxＮｉyＭ1-yＯ2（式中、Ｍは、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、０＜ｘ≦１．２、０．５＜ｙ≦１．０）で表されるリチウム含有複合酸化物を用いるのが好ましい。
また、電池の小型化および高エネルギー密度化の観点から、正極活物質には、一般式：ＬｉxＮｉyＣｏzＭ1-y-zＯ2（式中、Ｍは、Ｍｇ、Ｂａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｔａ、およびＷからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、０．９≦ｘ≦１．２、０．３≦ｙ≦０．９、０．０５≦ｚ≦０．５、０．０１≦１−ｙ−ｚ≦０．３）で表されるリチウム含有複合酸化物を用いるのが好ましい。
【００５７】
正極結着剤としては、例えば、フッ素系樹脂、スチレン−ブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、ポリアクリル酸、またはポリフッ化ビニリデンが用いられる。
正極結着剤を用いる場合、正極活物質中の正極結着剤の含有量は、正極活物質１００重量部あたり１〜５重量部であるのが好ましい。
【００５８】
正極導電剤としては、例えば、グラファイト類、カーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維、または導電性を有する有機材料が用いられる。
正極導電剤を用いる場合、正極活物質中の正極導電剤の含有量は、正極活物質１００重量部あたり０．５〜５重量部であるのが好ましい。
【００５９】
非水電解質は、溶質および非水溶媒を含む。
溶質は、非水溶媒に溶解する支持塩である。支持塩としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、テトラフルオロ硼酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）、リチウムビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2）、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2））、またはリチウムトリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3）が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６０】
非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、γ‐ブチロラクトン（γ‐ＢＬ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、アセトアミド、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、トリメトキシメタン、ジオキソラン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、プロピレンカーボネート誘導体、またはテトラヒドロフラン誘導体が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
非水電解質としては、例えば、液状電解質、ゲル状電解質、固体状電解質（高分子固体電解質）が挙げられる。
【００６１】
セパレータ１７としては、例えば微多孔性の薄膜、織布、または不織布が用いられる。これらは、イオン透過度が大きく、適度な機械的強度および絶縁性を有することが好ましい。セパレータ１７の材質としては、例えば、ポリプロピレンおよびポリエチレンのようなポリオレフィンが挙げられる。
特に、ポリオレフィンからなる微多孔性の薄膜は、耐久性に優れ、一定の温度に上昇すると孔が閉塞する、いわゆるシャットダウン機能を有するため、リチウムイオン電池などのリチウムイオン二次電池用のセパレータとして好適に用いられる。
【００６２】
セパレータの厚みは、一般的に１０〜３００μｍであるが、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは５〜３０μｍである。セパレータは、１種の材料からなる単層膜でもよく、２種以上の材料からなる複合膜または多層膜でもよい。
【００６３】
絶縁ガスケット１３の材質には、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマー、パーフルオロアルコキシエチレンの共重合体が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらを、無機繊維などのフィラーと組み合わせて用いてもよい。絶縁ガスケットは、電池の気密性を高めるために、シール材でコーティングしてもよい。
【００６４】
本発明の電池１０の製造方法は、例えば、
（１）捲回型電極群１２を構成する第１工程と、
（２）捲回型電極群１２に電解液を含ませる第２工程と、
（３）第２工程の後、電解液を含む捲回型電極群１２を電池ケース１１の内に挿入する第３工程と、
（４）第３工程の後、電池ケース１１を封口する第４工程と、
を含む。
【００６５】
蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである帯状の負極集電体の両面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである負極活物質層を形成し、負極１５を得る。このとき、負極１５の長手方向の一方の端部には、後述する巻芯１４と溶接する部分として、負極集電体の両面に負極活物質層を形成しない部分Ａを設ける。
【００６６】
正極活物質、導電剤、および結着剤に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の分散媒を加えた正極スラリーを、帯状の正極集電体の両面に塗布し、塗膜を形成する。この塗膜を乾燥させて、正極活物質層を形成し、圧縮し、正極を得る。このとき、正極の長手方向の一方の端部には、正極集電体の一方の面に正極活物質層を形成しない部分Ｂを設ける。
【００６７】
負極１５の部分Ａと、巻芯１４とを、重ね合わせる。次いで、針状の第１の抵抗溶接電極と、平板状の第２の抵抗溶接電極とを、負極１５と巻芯１４とを介して互いに対向させる。このとき、第１の抵抗溶接電極を負極１５の表面に接触させ、第２の抵抗溶接電極を巻芯１４に接触させる。こうして、第１および第２の抵抗溶接電極間に電流を印加し、巻芯１４の軸方向Ｘに沿った複数の箇所で、負極１５と巻芯１４とを、抵抗溶接により接合する。その後、負極１５を、セパレータ１７および正極１６とともに、巻芯１４の周りに巻き付ける。このようにして、図１に示す捲回型電極群１２を得る（第１工程）。このとき、電極群１２の最外周部の側面に部分Ｂが配される。
負極１５、正極１６およびセパレータ１７を巻き付けた後には、その最外周を、例えば、ポリプロピレン製などの絶縁性テープで固定する。さらに、巻芯１４の一端３２には、絶縁ガスケット１３を貫通させ、他端には、絶縁キャップ３３を取り付ける。
【００６８】
その後、捲回型電極群１２は、電解液を蓄えた所定の容器に浸し、電解液を含浸させる（第２工程）。このとき、減圧下（例えば、容器の内圧：６００Ｔｏｒｒ以下）で電解液を含浸させるのが好ましい。短時間で第２工程を実施することができる。
充分に電解液を含浸した電極群を取り出し、電池ケース１１内に挿入する（第３工程）。このとき、電解液を含む電極群を、速やかに電池ケース内に挿入するのが好ましい。電解液が電極群外へ流出することなく、電解液を含む電極群１２を電池ケース１１内に圧入することができ、部分Ｂを電池ケースの内面に密着させることができる。
その後、電池ケース１１の開口端３１を絶縁ガスケット１３の上部にかしめつけ、電池ケース１１を封口する（第４工程）。このようにして、図１に示すリチウムイオン電池１０を得る。
【００６９】
上記実施形態では、負極は巻芯に電気的に接続され、電池ケースは正極の外部端子を兼ねるが、本発明はこれに限定されない、正極が巻芯に電気的に接続され、電池ケースは負極の外部端子を兼ねてもよい。
上記実施形態では、リチウムイオン二次電池を例に挙げたが、本発明はリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池に限定されない。本発明は、リチウム電池などの非水電解質一次電池や、アルカリ性または中性の水系電解液を用いた一次電池および二次電池への適用も可能である。また、電極材料および電解液の組成は特に限定されず、公知の材料および組成を適宜選択すればよい。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
《実施例１》
以下の手順に従って、図１に示すリチウムイオン電池１０を作製した。
【００７１】
（１）負極の作製
負極活物質としてＳｉ（純度９９．９９９９％のケイ素単体（高純度化学研究所製））を用い、電子ビーム（ＥＢ）加熱手段を具備する蒸着装置（（株）アルバック製）を用いて、純度９９．７％の酸素ガスを導入し、帯状の銅箔（厚さ３０μｍ、幅１２ｍｍ、および長さ２８ｍｍ）からなる負極集電体の両面に負極活物質層を形成し、負極１５を得た。
得られた負極活物質層はＳｉＯｘであり、含まれる酸素量を燃焼法により定量した結果、ケイ素と酸素とを含む化合物の組成はＳｉＯ0.5であった。また、負極活物質層の厚みは４０μｍであった。
次に、アルバック社製の抵抗加熱蒸着装置を用いて、負極活物質層にリチウム金属を蒸着した。このとき、リチウム金属は負極活物質層内へ吸蔵された。このようにして、ＳｉＯ0.5からなる負極活物質に、不可逆容量に相当する量のリチウムを、予め補填した。
不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵した後の負極活物質層の厚みは６０μｍであった。この負極活物質層の空隙率は、３０％であった。なお、集電体上に形成した活物質層の見かけ体積から真体積を除いた体積を空隙の総体積とし、見かけ体積に対する空隙の総体積の比率を、空隙率として求めた。
なお、帯状の負極の一方の端部（長手方向に沿った長さ４ｍｍの領域）に、負極集電体の両面に負極活物質層を有しない領域（負極集電体が露出する部分Ａ）を設けた。
【００７２】
上記負極作製時において、電解法により、負極集電体（銅箔）の算術平均粗さＲａを、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、および１０μｍと変えた。これらの負極集電体を用いて、算術平均粗さＲａが０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、および１０μｍである負極活物質層を有する負極を、それぞれ作製した。なお、不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵後においても、負極活物質層の算術平均粗さＲａは変わらず、それぞれ０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、および１０μｍであった。算術平均粗さＲａの測定は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に基づいて行った。
【００７３】
（２）正極の作製
正極活物質としてコバルト酸リチウム９０重量部、導電剤としてアセチレンブラック５重量部、および結着剤としてポリフッ化ビニリデン５重量部に、分散媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を加え、正極スラリーを調製した。この正極スラリーを正極集電体に塗布し、塗膜を形成し、正極前駆体を得た。正極集電体には、厚さ２０μｍ、幅１０ｍｍ、および長さ３３ｍｍの帯状のアルミニウム箔（算術平均粗さＲａ０．１μｍ）を使用した。正極活物質の塗布量は４５０ｇ／ｍ2であった。
正極前駆体を乾燥機内に入れ、塗膜からＮＭＰを除去し、正極活物質層を得た。次いで、正極活物質層を圧縮し、正極１６（厚み０．１６ｍｍ）を得た。なお、正極作製時に、正極の一方の端部（長手方向に沿った長さ１２ｍｍの領域）における正極集電体の一方の面（電極群の最外周にて電池ケースと対向する面）に、正極活物質層を有しない領域（正極集電体が露出する部分Ｂ）を設けた。
【００７４】
（３）電極群の作製
電池構成部材である絶縁ガスケット１３、巻芯１４、負極１５、正極１６、セパレータ１７、電池ケース１１を１００℃の真空下で放置し、各部品を乾燥させた。その後、露点−５０℃以下の雰囲気下で、以下のように電池を作製した。
巻芯１４には、ステンレス鋼製の丸棒（直径１ｍｍ）を使用した。負極１５における負極集電体が露出する部分Ａと、巻芯１４とを、重ね合わせ、針状の第１の抵抗溶接電極と、平板状の第２の抵抗溶接電極とを、負極１５と巻芯１４とを介して互いに対向させた。第１の抵抗溶接電極を負極１５の表面に接触させ、第２の抵抗溶接電極を集電体１４に接触させ、第１および第２の抵抗溶接電極間に電流を印加し、巻芯１４の軸方向Ｘに沿った複数の箇所で、負極１５と集電体１４とを、抵抗溶接により接合した。
その後、負極１５を、セパレータ１７および正極１６とともに、集電体１４の周りに巻き付け、図１に示す捲回型電極群１２を得た。セパレータ１７には、厚み２０μｍのポリエチレン製の微多孔膜を用いた。負極１５、正極１６およびセパレータ１７を巻き付けた後には、その最外周に、ポリプロピレン製の粘着テープを貼り付け、電極群が緩まないように固定した。さらに、巻芯１４の一端３２には、絶縁ガスケット１３を貫通させ、他端には、絶縁キャップ３３を取り付けた。
【００７５】
（４）電解液の調製
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を溶解させて、非水電解液を得た。ＥＣおよびＥＭＣの重量比は、１：１とした。非水電解液中のＬｉＰＦ6の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌとした。
【００７６】
（５）円筒型リチウムイオン電池の作製
プラスチック製の容器内に、電極群１２を静置した後、容器内に電解液を入れ、電解液中に電極群１２を浸漬した。その後、容器をデシケータ内に静置し、デシケータ内の内圧を５２５Ｔｏｒｒで、６０秒間維持し、減圧下で電極群１２に電解液を含浸させた。
電解液を含む電極群１２を、容器から取り出し、これを有底円筒形のアルミニウム製の電池ケース（外径４ｍｍ、高さ２０ｍｍ）内へ挿入した。電池ケース１１の開口に絶縁ガスケット１３を配し、電池ケース１１の開口端３１を、絶縁ガスケット１３の上部にかしめつけて、電池ケース１１を封止した。このようにして、公称容量が１８ｍＡｈである小型のリチウムイオン二次電池（直径４ｍｍ、高さ２０ｍｍ）を得た。
上記において、負極集電体および負極活物質層の算術平均粗さＲａを０．５〜１０μｍの範囲で変えた負極を用いて、それぞれサンプル１１〜１５の電池を作製した。
【００７７】
《比較例１》
負極集電体に、粗面化処理しない銅箔、すなわち、算術平均粗さＲａが０．１μｍである銅箔を用いた以外、実施例１と同様の方法により、電池を作製した。これをサンプル２１とした。
【００７８】
［評価］
（Ａ）電解液の含浸時間の測定
実施例および比較例の電極群１２を１０個ずつ構成し、電極群１２が十分に浸漬できる容器に、電極群１２を静置した。さらに、電解液を注液し、電極群１２を浸漬した。これらをデシケータ内に静置し、デシケータ内の内圧が５２５Ｔｏｒｒになり、電極群から残存するガス（空気）が出なくなるまでの時間を計測した。これを含浸時間とした。表１に１０個の平均を示す。
【００７９】
（Ｂ）電池特性の評価
実施例および比較例の電池を１０個ずつ作製し、これらの電池を、下記（１）〜（４）の順に充放電した。
（１）０．０５Ｃの定電流で４時間充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．０５Ｃの定電流で放電した。
（２）電池の閉路電圧が４．１Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で放電した。
（３）電池の閉路電圧が４．１Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で放電した。
（４）電池の閉路電圧が４．２Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で放電した。
なお、Ｃは時間率を表す。設計容量ｃに相当する電気量を時間ｔで流す場合、電流値はｃ／ｔと表される。
上記（４）の放電において、放電電圧をモニタリングし、放電容量を確認した。この時、放電電圧が安定し、放電容量が理論容量の９５％以上である電池を良と判断した。
以上の評価の結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、本発明の実施例であるサンプル１１〜１５では、電解液の含浸時間が短く、いずれの電池も良であった。
一方、比較例であるサンプル２１では、電極群への電解液の含浸に要する時間が増大した。比較例であるサンプル２１では、６０秒で必要な量の電解液を含浸させることが困難となり、電池特性にばらつきが生じ、不良が発生した。また、比較例であるサンプル２１の不良品のうちの１個では、電極群構成時に剥離したと考えられる、巻芯と集電体との間の接続不良が１個含まれていた。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の電池は、各種の電子機器、特に、各種の携帯型電子機器における電源として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ リチウムイオン二次電池
１１ 電池ケース
１２ 電極群
１３ 絶縁ガスケット
１４ 巻芯
１５ 負極
１６ 正極
１７ セパレータ
３１ 電池ケースの開口端
３２ 巻芯の一端
３３ 絶縁キャップ
３４ 絶縁カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性を有する巻芯を有する捲回型電極群を備えた電池に関し、より詳しくは、捲回型電極群の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの携帯型電子機器の小型化の要求に伴い、これらの駆動用電源である電池に対し、より一層の小型化、高エネルギー密度化が要求されている。
従来、捲回型電極群を備えた電池では、電極群を構成した後、電極群の中心部から巻芯を抜き取るため、電極群の中心部は空洞であった。この電池を小型化するため、巻芯を抜き取らずに集電体として用い、正極または負極のいずれか一方を巻芯に電気的に接続して電極群を構成した円筒型電池が開発されている。
【０００３】
このような電池は、巻芯の一方の端部は電池の外部に露出し、その露出部分が外部端子を兼ねる。このため、集電体を外部端子に接続する工程が不要であり、工程を簡略化できる。外部端子を接続するためのスペースが不要であり、電池を小型化し易い。
その反面、電極群の中心部には巻芯があり、電池ケース内にて空間を充分に確保できないため、電極群を電池ケース内に挿入した後、電池ケース内に充分な量の電解液を注入することは困難である。電解液を注入できたとしても、電解液が電池ケース外に溢れないように少しずつ注入する必要があり、電解液の注入工程で長い時間を要する。
よって、従来、このような電池では、電池ケースに電解液を注入した後、電極群をケースに挿入していた。しかし、安定かつ良好な電池特性を得るために必要な電解液量を電池ケース内に予め注入した後、電極群を電池ケースに挿入すると、電極群が電解液を速やかに吸収し難いため、電解液が溢れて電池ケースの外部へ流出する場合があった。
電解液が溢れないようにするには、電池ケースの内容積に対する電極群が占める体積割合を低減することが考えられるが、活物質量が減少し、電池容量が低下するという不具合を生じる。
【０００４】
巻芯を有する捲回型電極群への電解液の注入に関して、様々な検討が行われている。
例えば、特許文献１では、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極との間にセパレータを介在させて捲回した電極群を備えた電池において、第１電極および第２電極の少なくとも一方とセパレータとの間に電解液を供給する空隙を形成するための部材を、第１電極および第２電極の少なくとも一方の表面に配置することが提案されている。部材には、例えば、線材が用いられる。これにより、電解液を速やかに注入でき、電池特性を改善することができる。
【０００５】
特許文献２では、上記の巻芯を有する捲回型電極群を備えた非水電解液二次電池において、負極を巻芯と溶接するために、負極にて集電体が露出する部分を設け、その部分に電解液を保持するための孔を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５２６７８号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の電池では、空隙を形成するための部材を配置するため、十分な容量を得るために必要な電極群が占める体積割合を確保することが難しい。電極群が占める体積割合（活物質量）の減少により、容量低下する場合がある。特に、電極群の直径が２０ｍｍ以下（特に、１０ｍｍ以下）の小型電池では、電池ケースの内容積に対する電極群が占める体積割合が高くなるため、空隙を形成する部材を配置することは極めて困難である。
電極群が占める体積割合を確保するため、部材を小さく（線材を細く）すると、電解液を供給する空隙が小さくなり、電解液を速やかに注入することが困難となる。特に、小型の電池では、特許文献１記載の部材を用いることは困難である。
また、空隙を形成するための部材を別途用い、部材を配置する工程が必要となるため、製造工程の数が増え、製造コストが増大する。
【０００８】
特許文献２では、負極にて集電体が露出する部分に形成された孔により、電極群の捲回中心部における電解液の保持性は向上する。しかし、電極群全体の電解液の吸収性および保持性は不十分である。また、集電体が露出する部分に孔が形成されていることにより、集電体における孔付近の部分は、強度が低下し、破断し易い。さらに、この集電体が露出する部分は、巻芯に溶接する部分の面積および孔の大きさを考慮して、比較的大きくしておく必要がある。そのため、負極活物質を充填する領域が減少し、負極容量が低下する場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、巻芯を有し、電解液の吸収性および保持性に優れた、小型化可能な低コストの捲回型電極群を提供する。
また、充分な量の電解液を含む捲回型電極群を備え、高い信頼性を有する、小型化可能な低コストの電池を提供する。
さらに、捲回型電極群に充分な量の電解液を迅速に含ませることが可能な、高い信頼性を有する、低コストの電池の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の捲回型電極群は、導電性を有する巻芯、前記巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに前記第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備え、
前記第１電極は、帯状の第１集電体、および前記第１集電体の表面に形成される第１活物質層を有し、
前記第２電極は、帯状の第２集電体、および前記第２集電体の表面に形成される第２活物質層を有し、
前記第１活物質層の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍであり、
前記第１電極および前記第２電極の一方は、前記第１集電体または前記第２集電池体が露出する部分Ａを有し、
前記部分Ａは、前記巻芯に溶接されていることを特徴とする。
【００１１】
前記第１集電体の算術平均粗さＲａは０．５〜１０μｍであり、前記第１活物質層は、蒸着法により形成されているのが好ましい。
前記第１活物質層は、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）の層からなるのがより好ましい。
前記第１電極が、前記第１集電体が露出する部分Ａを有するのが好ましい。
【００１２】
本発明の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される上記の捲回型電極群と、前記捲回型電極群に含まれる電解質と、を備え、
前記巻芯の一端が、電極端子として、前記電池ケースの外部に露出していることを特徴とする。
前記電池の公称容量は、５〜１００ｍＡｈであるのが好ましい。
前記第１電極および前記第２電極の他方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ｂを有し、前記部分Ｂは、前記電池ケースと直接接触しているのが好ましい。
前記電池ケースの外径は、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。また、電池ケースの高さは４０ｍｍ以下が好ましく、さらには、３０ｍｍ以下が好ましい。
【００１３】
本発明の電池の製造方法は、
（１）上記の捲回型電極群を構成する工程と、
（２）前記捲回型電極群に電解液を含ませる工程と、
（３）前記工程（２）の後、前記電解液を含む前記捲回型電極群を電池ケース内に挿入する工程と、
（４）前記工程（３）の後、前記電池ケースを封口する工程と、
を含むことを特徴とする。
前記工程（１）は、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１集電体の表面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を形成して、第１電極を得る工程を含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、巻芯を有し、電解液の吸収性および保持性に優れた、小型化可能な低コストの捲回型電極群を提供することができる。
また、充分な量の電解液を含む捲回型電極群を備え、高い信頼性を有する、小型化可能な低コストの電池を提供することができる。
さらに、捲回型電極群に充分な量の電解液を迅速に含ませることが可能な、高い信頼性を有する、低コストの電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である円筒型電池の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、導電性を有する巻芯、前記巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに前記第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備える捲回型電極群に関する。そして、本発明は、前記第１電極は、帯状の第１集電体、および前記第１集電体の表面に形成される第１活物質層を有し、前記第２電極は、帯状の第２集電体、および前記第２集電体の表面に形成される第２活物質層を有し、
前記第１活物質層の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍであり、
前記第１電極および前記第２電極の一方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ａを有し、
前記部分Ａは、前記巻芯に溶接されている点に特徴を有する。
部分Ａは、集電体の両面に活物質層が形成されない部分であり、巻芯側に配される、第１電極の長手方向の一方の端部に形成される。
算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠する、表面の粗さの程度を表す数値であり、数値が大きい程、表面が粗いことを示す。
【００１７】
捲回型電極群を構成した際に、第１活物質層の算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面とセパレータとの間に電解液を保持する微小な空隙が多数形成されるため、捲回型電極群の電解液の吸収性および保持性が改善される。特に、電解液を吸収および保持し難い、サイズの小さい捲回型電極群（電池）に対して有効である。本発明は、例えば、電池ケースの最大外径が３〜２０ｍｍ、および巻芯の最大径が１〜１０ｍｍである小型の電池に好適である。
また、別途部材を用いることなく、第１活物質層の表面形態を利用して、電極群の電解液の吸収性および保持性を改善することができるため、コスト面で有利である。
【００１８】
第１活物質層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ未満であると、第１活物質層とセパレータとの間にて微小な空隙を多数形成するのが難しくなり、電極群の吸収性および保持性が充分に得られない場合がある。第１活物質層の算術平均粗さＲａが１０μｍ超であると、電極群内にて空隙が占める割合が過度に大きくなり、活物質層中の活物質の充填密度が低下し、電池容量が低下する場合がある。
【００１９】
第１活物質層の算術平均粗さＲａは、２μｍ以上であるのが好ましい。この場合、特に電解液を吸収および保持し難い、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が３ｍｍ以下の領域Ａ）でも、電解液が迅速に吸収され、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００２０】
特に、捲回により、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が２ｍｍ以下の領域Ｂ）では、電極の内側に配される活物質層の圧縮応力が大きくなるため、第１活物質層の算術平均粗さＲａは、５μｍ以上であるのがより好ましい。電極が捲回されて、領域Ｂにおける電極の内側の活物質層が圧縮されたとしても、活物質層の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上に確保することができ、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００２１】
第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍである。第１活物質層の厚みが６０μｍ超であると、電池の小型化が難しい場合がある。第１活物質層の厚みが２０μｍ未満であると、第１活物質の充填量が減少し、電池容量が低下する場合がある。
【００２２】
第１集電体の算術平均粗さＲａは０．５〜１０μｍであり、第１活物質層は、蒸着法により形成されているのが好ましい。第１活物質層の表面形態を、第１集電体の表面形態に追従させることができ、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を容易に形成することができる。
【００２３】
第１電極は、第１集電体が露出する部分Ａを有するのが好ましい。部分Ａは、第１集電体の両面に第１活物質層が形成されない部分であり、巻芯側に配される、第１電極の長手方向の一方の端部に形成される。
これにより、第１電極の表面全体を、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍの粗面とすることができる。すなわち、第１集電体が露出する部分Ａおよび活物質層の両方の算術平均粗さＲａを０．５〜１０μｍとすることができる。電極群全体の電解液の吸収性および保持性がさらに改善される。特に電解液を吸収および保持し難い、電極群の巻芯に近い部分において、電解液の吸収性および保持性が大幅に改善される。
また、第１集電体が露出する部分Ａは粗面を有するため、部分Ａは、巻芯と、安定した溶接部を形成することができ、第１電極と巻芯とを強固に接続することができる。第１電極と巻芯との接続をより強固にするためには、第１集電体の算術平均粗さＲａは、２〜１０μｍがより好ましい。
【００２４】
さらに、第２電極（第２活物質層および第２集電体）の算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍでもよい。
【００２５】
本発明は、上記の捲回型電極群を備えた電池に関する。すなわち、本発明の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される上記の捲回型電極群と、前記捲回型電極群に含まれる電解質と、を備え、
前記巻芯の一端が、前記電池ケースの外部に露出し、第１電極または第２電極の外部端子として用いられる点に特徴を有する。
これにより、充分な量の電解液を含む捲回型電極群を備え、高い信頼性を有する、小型化可能な低コストの電池を提供することができる。
本発明の電池は、公称容量が５〜１００ｍＡｈの小型電池であるのが好ましい。
本発明の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースの外径が３〜２０ｍｍ、および略円柱状の巻芯の径が１〜１０ｍｍである小型の円筒型電池であるのが好ましい。更なる小型化の観点から、より好ましくは、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースの外径が３〜１０ｍｍ、および略円柱状の巻芯の径が１〜５ｍｍである。
【００２６】
第１電極および第２電極の他方は、第１集電体または第２集電体が露出する部分Ｂを有し、部分Ｂは、電池ケースと直接接触しているのが好ましい。部分Ｂは、電極の長手方向の一方の端部（電極の最外周部に対応する部分）において、第２集電体の一方の面（電池ケースと対向する面）に第２活物質層が形成されない部分である。
これにより、電池ケースを、第１電極および第２電極のいずれか他方の電極の端子として用いられる。
電極群を電池ケース内へ圧入することにより、部分Ｂの表面を電池ケースの内面に密着させることができ、部分Ｂと、電池ケースとの間で良好な接触状態が得られる。よって、第１電極および第２電極のいずれか他方を、電池ケースと電気的に安定して接触させることができる。
電極の一部と電池ケース内面とを直接接触させることによる集電であり、電極と電池ケースとをリード等の部材を用いて溶接する必要がない。このため、電解液を含む電極群を電池ケースに挿入する場合や、電池を小型化する場合に有効である。
【００２７】
第２電極が、第２集電体が露出する部分Ｂを有し、部分Ｂの算術平均粗さＲａは０．２μｍ以下であるのが好ましい。部分Ｂは、第２電極の長手方向の一方の端部（電極の最外周部に対応する部分）において、第２集電体の一方の面（電池ケースと対向する面）に、第２活物質層が形成されない部分である。
部分Ｂの表面が、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下の平滑面である場合、電池ケースに挿入し易く、電池ケースへの挿入工程における歩留まりが高くなる。第２集電体露出部の表面と電池ケースの内面との間の接触状態がさらに改善され、接触抵抗を大幅に低減することができる。
【００２８】
第１電極が、第１集電体が露出する部分Ｂを有する場合、第１集電体において、部分Ｂのみを算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下である平滑面とし、部分Ｂ以外の領域を、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面とすることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記の捲回型電極群を備えた電池の製造方法に関する。すなわち、本発明の電池の製造方法は、
（１）上記の捲回型電極群を構成する第１工程と、
（２）前記捲回型電極群に電解液を含ませる第２工程と、
（３）前記第２工程の後、前記電解液を含む前記捲回型電極群を電池ケース内に挿入する第３工程と、
（４）前記第３工程の後、前記電池ケースを封口する第４工程と、
を含む点に特徴を有する。
【００３０】
第１工程では、電解液の吸収性および保持性を改善するための部材を別途用いずに電極群を構成するため、工程を簡素化することができ、コスト面で有利である。電極群捲回時に部材がずれる等の不具合を生じることがない。
捲回型電極群は、電解液の吸収性および保持性に優れている。このため、第２工程にて、捲回型電極群に充分な量の電解液を迅速に含ませることができる。
また、第３工程にて、電池ケース内に電極群を挿入する際に、電極群から電解液が流出するのが抑制される。電池ケースの内面と、第１集電体または第２集電体が露出する部分Ｂとを密着させるために、電極群に電解液を含ませた状態で、電池ケース内に電極群を圧入することが可能である。
よって、信頼性に優れた電池の製造方法を提供することができる。
【００３１】
第１工程は、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１集電体の表面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を形成する工程を含むのが好ましい。第１集電体の粗面を利用して、第１活物質層の表面に粗面を容易に形成することができる。
別途部材を用いることなく、第１電極の表面形態を利用して、電極群の吸収性および保持性を改善することができるため、コスト面で有利である。
【００３２】
以下、本発明に係る電池の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、負極が粗面を有する場合を説明する。
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１０は、有底円筒形の電池ケース１１、電池ケース１１内に収容された捲回型電極群１２、および電池ケース１１を封止する絶縁ガスケット３１を備えている。電池ケース１１の外側面は絶縁カバー３４で覆われている。
電極群１２は、導電性を有する巻芯１４と、第１電極としての負極１５と、第２電極としての正極１６と、負極１５と正極１６との間を隔離するセパレータ１７とを備えている。この電極群１２には、非水電解質が接触している。
【００３３】
電極群１２の最外周には、正極１６が配され、電池ケース１１の内側面と電気的に接触する。電池ケース１１の底面および側面は、外部に露出し、外部正極端子として用いられる。
巻芯１４の一端３２は、電池ケースの外部に露出され、負極端子として用いられる。巻芯１４の一端は、絶縁ガスケット３１の孔に圧入されている。巻芯１４の他端には、電池ケース１１と短絡しないように、絶縁キャップ３３が取付けられている。
【００３４】
電池ケース１１の内底面に絶縁板を配置する場合、絶縁キャップ３３を用いなくてもよい。
また、以下の場合、絶縁キャップ３３を用いなくてもよい。セパレータの電池ケース側の一端部が突出するように電極群を構成した後、セパレータの突出部を熱凝縮させて、電極群の一端面をセパレータで覆う。その電極群の一端面が電池ケースの内底面と対向するように電極群を電池ケース内に収容する。
これらの場合、絶縁キャップ３３が無くても、電池ケース１１の底部と、巻芯１４との間の短絡を防止することができる。
【００３５】
負極１５の一端部は、巻芯１４に溶接されている。これにより、負極１５は、巻芯１４と、電気的に接続されている。
負極１５は、帯状の負極集電体、および負極集電体の両面に形成された負極活物質層を有する。負極１５の総厚みは、３５〜１５０μｍが好ましい。
負極１５の一端部に、集電体２１の両面において負極活物質層が形成されず負極集電体が露出する部分Ａが形成されている。この部分Ａが、巻芯１４に溶接されている。
負極集電体には、使用される負極活物質の充放電時の電位範囲において化学変化を起こさない材質が用いられる。
【００３６】
負極集電体は、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面を有する。負極集電体の粗面は、負極集電体の両面（セパレータと対向する面）の全体に形成されている。
粗面である部分Ａと、巻芯との間で良好な溶接部を形成することができる。
負極集電体の算術平均粗さＲａが０．５μｍ未満であると、負極における電極群の曲率半径が小さい領域（巻芯に近い部分）において、負極活物質層と負極集電体との密着性が低下する場合がある。また、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面を有する負極活物質層を形成するのが難しい。
負極集電体の算術平均粗さＲａが１０μｍ超であると、電極群内にて空隙が占める割合が過度に大きくなり、活物質層中の活物質の充填密度が低下し、電池容量が低下する場合がある。また、蒸着法により、算術平均粗さＲａが１０μｍ以下である粗面を有する負極活物質層を形成するのが難しい。
好ましくは、負極集電体は、算術平均粗さＲａが２〜１０μｍである粗面を有する。
【００３７】
電池の小型化および負極集電体の強度の観点から、負極集電体は、厚み８〜５０μｍが好ましい。
【００３８】
負極集電体には、金属箔を用いるのが好ましい。金属箔としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅を含む合金、およびチタンの箔が挙げられる。
金属箔の表面に、カーボン、ニッケル、チタンなどの層を形成してもよい。
粗面を有する負極集電体の作製方法としては、例えば、めっき法、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法、凸部を構成する材料と基材とを焼結する焼結法が挙げられる。
特に、負極集電体としては、銅が好ましく、銅箔に粗面を形成する方法としては、例えば、銅箔を溶液に浸して化学的にエッチング処理する方法や、銅箔に銅粒子を電着させる方法が用いられる。
【００３９】
負極活物質層は、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである粗面を有する。負極活物質の粗面は、負極活物質層のセパレータと対向する面の全体に形成されている。
なお、この算術平均粗さＲａは、負極活物質が不可逆容量を有する場合、負極活物質層に予め不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵させた時点での負極活物質層の算術平均粗さＲａを指すが、そのリチウムを吸蔵させる前における負極活物質層の算術平均粗さＲａとほぼ同じ値である。
【００４０】
負極活物質層の表面に微細な凹凸が形成されるため、電極群における電解液の吸収性および保持性が向上する。負極活物質層は粗面を有するため、負極活物質層の表面積が増大し、負極でのデントライトの生成が抑制される。
負極全体（負極活物質層および負極集電体が露出する部分Ａ）が粗面を有するため、電極群全体において優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００４１】
負極活物質層の粗面は、負極集電体の粗面に追従するように形成されている。
負極活物質表面の負極集電体表面の凹凸への追従性の観点から、（負極活物質層の算術平均粗さＲａ）／（負極集電体の算術平均粗さＲａ）は、０．９０〜１．１０が好ましく、１．００がより好ましい。
負極活物質層内での電解液の拡散およびエネルギー密度の観点から、負極活物質層（不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵後）の空隙率は、２０〜３５％であるのが好ましい。
負極集電体の凹部および凸部の表面に、それぞれ、厚みが略同一の負極活物質層が形成され、負極集電体の凹部および凸部の表面にて、それぞれ同形状の凹部および凸部を有する負極活物質層が形成されている場合、空隙率は、２０〜２９％であるのが好ましい。
なお、上記における厚みが略同一とは、凹部の表面に形成される負極活物質層の厚みＡと、凸部の表面に形成される負極活物質層の厚みＢとの比：厚みＡ／厚みＢが、０．８５〜１．１５の範囲であることをいう。
【００４２】
算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである負極集電体の凹凸を負極活物質層の表面に追従させ易くするためには、蒸着法により形成する負極活物質層（不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵する前）の厚みは、０．５〜４０μｍが好ましい。
【００４３】
このような粗面を有する負極活物質層は、一般的な成膜方法を用いて、負極集電体の表面（粗面）に負極活物質の膜を形成することにより得られる。成膜方法としては、例えば、蒸着法（真空蒸着法、ＣＶＤ法）、スパッタリング法、ガスデポジション法、めっき法が挙げられる。作業の容易性の観点から、これらの中でも、蒸着法が好ましい。
【００４４】
負極活物質層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ未満であると、電極群の電解液の吸収性および保持性が不十分となる場合がある。負極活物質層の算術平均粗さＲａが１０μｍ超であると、電極群内にて空隙が占める割合が過度に大きくなり、負極活物質層中の負極活物質の充填密度が低下し、電池容量が低下する場合がある。
【００４５】
負極活物質層の算術平均粗さＲａは、２μｍ以上であるのが好ましい。この場合、特に電解液を吸収および保持し難い、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が３ｍｍ以下の領域Ａ）でも、電解液が迅速に吸収され、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００４６】
特に、捲回により、巻芯に近い領域（例えば、電極群の軸方向に垂直な面における曲率半径が２ｍｍ以下の領域Ｂ）では、負極の内側に配される負極活物質層の圧縮応力が大きくなるため、負極活物質層の算術平均粗さＲａは、５μｍ以上であるのがより好ましい。この場合、負極が捲回されて、領域Ｂにおける負極の内側に配される負極活物質層が圧縮されても、領域Ｂにおいて、負極活物質層の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上に確保することができ、電極群全体において、優れた電解液の吸収性および保持性が得られる。
【００４７】
負極活物質層の厚み（片面あたりの厚み）は、２０〜６０μｍである。なお、この厚みは、負極活物質が不可逆容量を有する場合、負極活物質層に予め不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵させた時点での負極活物質層の厚みを指す。
負極活物質層の厚みが６０μｍ超であると、電池の小型化が難しい場合がある。また、蒸着法により負極活物質層を形成する場合、負極集電体の表面形態を、負極活物質層の表面形態に充分に反映させ難くなる場合がある。負極活物質層の厚みが２０μｍ未満であると、負極活物質の充填量が減少し、電池容量が低下する場合がある。
【００４８】
小型電池にて高容量化するためには、負極活物質層の容量密度は、１０００ｍＡｈ／ｃｍ3以上であるのが好ましい。なお、この容量密度は、負極活物質層１ｃｍ3あたりの容量（可逆容量）（ｍＡｈ）を指す。
蒸着法にて負極集電体の表面に容量密度の高い珪素を含む薄膜を形成する場合、容量密度が１２００〜１３００ｍＡｈ／ｃｍ3程度の高い負極活物質が得られる。小型電池でも、高エネルギー密度化により、高容量を有する電池が得られる。
【００４９】
容量密度が高いため、負極活物質は、珪素、珪素を含む合金、珪素酸化物が好ましく、特に珪素酸化物が好ましい。珪素を含む合金、珪素酸化物は、充放電の際の膨張収縮が比較的大きいが、電池が小型化するほど、膨張収縮の絶対値が小さくなるため、その影響が小さくなり、小型電池に対して好適に用いられる。
珪素酸化物は、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）が好ましい。ｘが小さいほど活物質の容量が大きくなるが、充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が大きくなる。また、ｘが大きいほど充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が小さくなるが、不可逆容量が大きくなる。本発明の小型電池では、活物質の体積変化による影響が比較的小さい。よって、小型電池での活物質の体積変化および可逆容量の観点から、０＜ｘ≦１．１が好ましい。
珪素を含む合金は、珪素と、鉄、コバルト、ニッケル、銅、およびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素との合金が好ましい。
【００５０】
また、負極活物質には、錫、錫を含む合金、錫酸化物、リチウムを含む合金を用いることができる。錫を含む合金は、錫と、鉄、コバルト、ニッケル、および銅からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素との合金が好ましい。リチウムを含む合金は、リチウムと、アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素との合金が好ましい。
錫酸化物は、ＳｎＯｘ（０＜ｘ＜２）が好ましい。ｘが小さいほど活物質の容量が大きくなるが、充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が大きくなる。また、ｘが大きいほど充放電時の活物質の膨張収縮による体積変化が小さくなるが、不可逆容量が大きくなる。本発明の小型電池では、活物質の体積変化による影響が比較的小さい。よって、小型電池での活物質の体積変化および可逆容量の観点から、０＜ｘ≦１．１が好ましい。
【００５１】
巻芯１４は、負極１５に電気的に接続されるため、使用される負極活物質の充放電時の電位範囲において化学変化を起こさない材質を用いればよい。具体的には、巻芯１４としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄、ニッケル、パラジウム、金、銀、白金が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
巻芯１４は、負極集電体２１と、材質が同じであるのが好ましい。巻芯１４は負極１５との溶接に適した形状であればよい。巻芯１４は、棒状であるのが好ましい。棒状の巻芯１４は、長手方向に沿って平坦部を有するのが好ましい。平端部で電極と面接触させることができる。
【００５２】
正極１６は、正極集電体、および正極集電体の両面に形成された正極活物質層からなる。正極１６の総厚みは、８０〜３００μｍが好ましい。
正極１６は、電極群の最外周部において、正極集電体の内周側の面には、正極活物質層が形成され、正極集電体の外周側の面には、正極活物質層が形成されない片面塗工部（正極集電体が露出する部分Ｂ）が設けられている。正極集電体が露出する部分Ｂの表面が、電池ケースの内面に密着している。このようにして、正極１６は、電池ケース１１と電気的に接触している。
【００５３】
電池ケースへの挿入に対する信頼性および正極活物質層との密着性の観点から、正極集電体は、算術平均粗さＲａが０．１〜５μｍが好ましい。
正極集電体は、部分Ｂの領域では、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下である平滑面を有し、部分Ｂ以外の領域では、算術平均粗さＲａが０．５〜５μｍである粗面を有するのがより好ましい。部分Ｂの算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下の場合、電池ケースにより挿入し易く、電池ケースへの挿入工程における歩留まりが大幅に高くなる。正極集電体露出部の表面と電池ケースの内面との間の接触状態がさらに改善され、接触抵抗を大幅に低減することができる。正極集電体は、部分Ｂ以外の領域（正極活物質層を形成する部分）において、算術粗さＲａが０．５μｍ以上であると、正極活物質層と正極集電体との間において優れた密着性が得られる。特に、正極における電極群の曲率半径が小さい部分（巻芯に近い部分）において、正極活物質層と正極集電体との間の密着性が大幅に改善される。
【００５４】
電池の小型化および正極集電体の強度の観点から、正極集電体は、厚み１０〜５０μｍが好ましい。
正極集電体には、帯状の金属箔が用いられ、好ましくは、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔である。
【００５５】
電池の小型化および正極容量の観点から、正極活物質層（片面あたりの厚み）は、厚み３０〜１００μｍが好ましい。
正極活物質層は、正極活物質を含み、さらに必要に応じて、正極導電剤および正極結着剤を含んでもよい。
【００５６】
正極活物質は、リチウムイオン二次電池で使用可能な材料であればよく、特に限定されない。正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、およびマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）のようなリチウム含有遷移金属酸化物を用いることができる。
電池の小型化および高エネルギー密度化の観点から、正極活物質には、一般式：ＬｉxＮｉyＭ1-yＯ2（式中、Ｍは、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、０＜ｘ≦１．２、０．５＜ｙ≦１．０）で表されるリチウム含有複合酸化物を用いるのが好ましい。
また、電池の小型化および高エネルギー密度化の観点から、正極活物質には、一般式：ＬｉxＮｉyＣｏzＭ1-y-zＯ2（式中、Ｍは、Ｍｇ、Ｂａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｔａ、およびＷからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、０．９≦ｘ≦１．２、０．３≦ｙ≦０．９、０．０５≦ｚ≦０．５、０．０１≦１−ｙ−ｚ≦０．３）で表されるリチウム含有複合酸化物を用いるのが好ましい。
【００５７】
正極結着剤としては、例えば、フッ素系樹脂、スチレン−ブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、ポリアクリル酸、またはポリフッ化ビニリデンが用いられる。
正極結着剤を用いる場合、正極活物質中の正極結着剤の含有量は、正極活物質１００重量部あたり１〜５重量部であるのが好ましい。
【００５８】
正極導電剤としては、例えば、グラファイト類、カーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維、または導電性を有する有機材料が用いられる。
正極導電剤を用いる場合、正極活物質中の正極導電剤の含有量は、正極活物質１００重量部あたり０．５〜５重量部であるのが好ましい。
【００５９】
非水電解質は、溶質および非水溶媒を含む。
溶質は、非水溶媒に溶解する支持塩である。支持塩としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、テトラフルオロ硼酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）、リチウムビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2）、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2））、またはリチウムトリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチド（ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3）が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６０】
非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、γ‐ブチロラクトン（γ‐ＢＬ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、アセトアミド、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、トリメトキシメタン、ジオキソラン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、プロピレンカーボネート誘導体、またはテトラヒドロフラン誘導体が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
非水電解質としては、例えば、液状電解質、ゲル状電解質、固体状電解質（高分子固体電解質）が挙げられる。
【００６１】
セパレータ１７としては、例えば微多孔性の薄膜、織布、または不織布が用いられる。これらは、イオン透過度が大きく、適度な機械的強度および絶縁性を有することが好ましい。セパレータ１７の材質としては、例えば、ポリプロピレンおよびポリエチレンのようなポリオレフィンが挙げられる。
特に、ポリオレフィンからなる微多孔性の薄膜は、耐久性に優れ、一定の温度に上昇すると孔が閉塞する、いわゆるシャットダウン機能を有するため、リチウムイオン電池などのリチウムイオン二次電池用のセパレータとして好適に用いられる。
【００６２】
セパレータの厚みは、一般的に１０〜３００μｍであるが、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは５〜３０μｍである。セパレータは、１種の材料からなる単層膜でもよく、２種以上の材料からなる複合膜または多層膜でもよい。
【００６３】
絶縁ガスケット１３の材質には、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマー、パーフルオロアルコキシエチレンの共重合体が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらを、無機繊維などのフィラーと組み合わせて用いてもよい。絶縁ガスケットは、電池の気密性を高めるために、シール材でコーティングしてもよい。
【００６４】
本発明の電池１０の製造方法は、例えば、
（１）捲回型電極群１２を構成する第１工程と、
（２）捲回型電極群１２に電解液を含ませる第２工程と、
（３）第２工程の後、電解液を含む捲回型電極群１２を電池ケース１１の内に挿入する第３工程と、
（４）第３工程の後、電池ケース１１を封口する第４工程と、
を含む。
【００６５】
蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである帯状の負極集電体の両面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである負極活物質層を形成し、負極１５を得る。このとき、負極１５の長手方向の一方の端部には、後述する巻芯１４と溶接する部分として、負極集電体の両面に負極活物質層を形成しない部分Ａを設ける。
【００６６】
正極活物質、導電剤、および結着剤に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の分散媒を加えた正極スラリーを、帯状の正極集電体の両面に塗布し、塗膜を形成する。この塗膜を乾燥させて、正極活物質層を形成し、圧縮し、正極を得る。このとき、正極の長手方向の一方の端部には、正極集電体の一方の面に正極活物質層を形成しない部分Ｂを設ける。
【００６７】
負極１５の部分Ａと、巻芯１４とを、重ね合わせる。次いで、針状の第１の抵抗溶接電極と、平板状の第２の抵抗溶接電極とを、負極１５と巻芯１４とを介して互いに対向させる。このとき、第１の抵抗溶接電極を負極１５の表面に接触させ、第２の抵抗溶接電極を巻芯１４に接触させる。こうして、第１および第２の抵抗溶接電極間に電流を印加し、巻芯１４の軸方向Ｘに沿った複数の箇所で、負極１５と巻芯１４とを、抵抗溶接により接合する。その後、負極１５を、セパレータ１７および正極１６とともに、巻芯１４の周りに巻き付ける。このようにして、図１に示す捲回型電極群１２を得る（第１工程）。このとき、電極群１２の最外周部の側面に部分Ｂが配される。
負極１５、正極１６およびセパレータ１７を巻き付けた後には、その最外周を、例えば、ポリプロピレン製などの絶縁性テープで固定する。さらに、巻芯１４の一端３２には、絶縁ガスケット１３を貫通させ、他端には、絶縁キャップ３３を取り付ける。
【００６８】
その後、捲回型電極群１２は、電解液を蓄えた所定の容器に浸し、電解液を含浸させる（第２工程）。このとき、減圧下（例えば、容器の内圧：６００Ｔｏｒｒ以下）で電解液を含浸させるのが好ましい。短時間で第２工程を実施することができる。
充分に電解液を含浸した電極群を取り出し、電池ケース１１内に挿入する（第３工程）。このとき、電解液を含む電極群を、速やかに電池ケース内に挿入するのが好ましい。電解液が電極群外へ流出することなく、電解液を含む電極群１２を電池ケース１１内に圧入することができ、部分Ｂを電池ケースの内面に密着させることができる。
その後、電池ケース１１の開口端３１を絶縁ガスケット１３の上部にかしめつけ、電池ケース１１を封口する（第４工程）。このようにして、図１に示すリチウムイオン電池１０を得る。
【００６９】
上記実施形態では、負極は巻芯に電気的に接続され、電池ケースは正極の外部端子を兼ねるが、本発明はこれに限定されない、正極が巻芯に電気的に接続され、電池ケースは負極の外部端子を兼ねてもよい。
上記実施形態では、リチウムイオン二次電池を例に挙げたが、本発明はリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池に限定されない。本発明は、リチウム電池などの非水電解質一次電池や、アルカリ性または中性の水系電解液を用いた一次電池および二次電池への適用も可能である。また、電極材料および電解液の組成は特に限定されず、公知の材料および組成を適宜選択すればよい。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
《実施例１》
以下の手順に従って、図１に示すリチウムイオン電池１０を作製した。
【００７１】
（１）負極の作製
負極活物質としてＳｉ（純度９９．９９９９％のケイ素単体（高純度化学研究所製））を用い、電子ビーム（ＥＢ）加熱手段を具備する蒸着装置（（株）アルバック製）を用いて、純度９９．７％の酸素ガスを導入し、帯状の銅箔（厚さ３０μｍ、幅１２ｍｍ、および長さ２８ｍｍ）からなる負極集電体の両面に負極活物質層を形成し、負極１５を得た。
得られた負極活物質層はＳｉＯｘであり、含まれる酸素量を燃焼法により定量した結果、ケイ素と酸素とを含む化合物の組成はＳｉＯ0.5であった。また、負極活物質層の厚みは４０μｍであった。
次に、アルバック社製の抵抗加熱蒸着装置を用いて、負極活物質層にリチウム金属を蒸着した。このとき、リチウム金属は負極活物質層内へ吸蔵された。このようにして、ＳｉＯ0.5からなる負極活物質に、不可逆容量に相当する量のリチウムを、予め補填した。
不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵した後の負極活物質層の厚みは６０μｍであった。この負極活物質層の空隙率は、３０％であった。なお、集電体上に形成した活物質層の見かけ体積から真体積を除いた体積を空隙の総体積とし、見かけ体積に対する空隙の総体積の比率を、空隙率として求めた。
なお、帯状の負極の一方の端部（長手方向に沿った長さ４ｍｍの領域）に、負極集電体の両面に負極活物質層を有しない領域（負極集電体が露出する部分Ａ）を設けた。
【００７２】
上記負極作製時において、電解法により、負極集電体（銅箔）の算術平均粗さＲａを、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、および１０μｍと変えた。これらの負極集電体を用いて、算術平均粗さＲａが０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、および１０μｍである負極活物質層を有する負極を、それぞれ作製した。なお、不可逆容量に相当する量のリチウムを吸蔵後においても、負極活物質層の算術平均粗さＲａは変わらず、それぞれ０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、および１０μｍであった。算術平均粗さＲａの測定は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に基づいて行った。
【００７３】
（２）正極の作製
正極活物質としてコバルト酸リチウム９０重量部、導電剤としてアセチレンブラック５重量部、および結着剤としてポリフッ化ビニリデン５重量部に、分散媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を加え、正極スラリーを調製した。この正極スラリーを正極集電体に塗布し、塗膜を形成し、正極前駆体を得た。正極集電体には、厚さ２０μｍ、幅１０ｍｍ、および長さ３３ｍｍの帯状のアルミニウム箔（算術平均粗さＲａ０．１μｍ）を使用した。正極活物質の塗布量は４５０ｇ／ｍ2であった。
正極前駆体を乾燥機内に入れ、塗膜からＮＭＰを除去し、正極活物質層を得た。次いで、正極活物質層を圧縮し、正極１６（厚み０．１６ｍｍ）を得た。なお、正極作製時に、正極の一方の端部（長手方向に沿った長さ１２ｍｍの領域）における正極集電体の一方の面（電極群の最外周にて電池ケースと対向する面）に、正極活物質層を有しない領域（正極集電体が露出する部分Ｂ）を設けた。
【００７４】
（３）電極群の作製
電池構成部材である絶縁ガスケット１３、巻芯１４、負極１５、正極１６、セパレータ１７、電池ケース１１を１００℃の真空下で放置し、各部品を乾燥させた。その後、露点−５０℃以下の雰囲気下で、以下のように電池を作製した。
巻芯１４には、ステンレス鋼製の丸棒（直径１ｍｍ）を使用した。負極１５における負極集電体が露出する部分Ａと、巻芯１４とを、重ね合わせ、針状の第１の抵抗溶接電極と、平板状の第２の抵抗溶接電極とを、負極１５と巻芯１４とを介して互いに対向させた。第１の抵抗溶接電極を負極１５の表面に接触させ、第２の抵抗溶接電極を集電体１４に接触させ、第１および第２の抵抗溶接電極間に電流を印加し、巻芯１４の軸方向Ｘに沿った複数の箇所で、負極１５と集電体１４とを、抵抗溶接により接合した。
その後、負極１５を、セパレータ１７および正極１６とともに、集電体１４の周りに巻き付け、図１に示す捲回型電極群１２を得た。セパレータ１７には、厚み２０μｍのポリエチレン製の微多孔膜を用いた。負極１５、正極１６およびセパレータ１７を巻き付けた後には、その最外周に、ポリプロピレン製の粘着テープを貼り付け、電極群が緩まないように固定した。さらに、巻芯１４の一端３２には、絶縁ガスケット１３を貫通させ、他端には、絶縁キャップ３３を取り付けた。
【００７５】
（４）電解液の調製
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を溶解させて、非水電解液を得た。ＥＣおよびＥＭＣの重量比は、１：１とした。非水電解液中のＬｉＰＦ6の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌとした。
【００７６】
（５）円筒型リチウムイオン電池の作製
プラスチック製の容器内に、電極群１２を静置した後、容器内に電解液を入れ、電解液中に電極群１２を浸漬した。その後、容器をデシケータ内に静置し、デシケータ内の内圧を５２５Ｔｏｒｒで、６０秒間維持し、減圧下で電極群１２に電解液を含浸させた。
電解液を含む電極群１２を、容器から取り出し、これを有底円筒形のアルミニウム製の電池ケース（外径４ｍｍ、高さ２０ｍｍ）内へ挿入した。電池ケース１１の開口に絶縁ガスケット１３を配し、電池ケース１１の開口端３１を、絶縁ガスケット１３の上部にかしめつけて、電池ケース１１を封止した。このようにして、公称容量が１８ｍＡｈである小型のリチウムイオン二次電池（直径４ｍｍ、高さ２０ｍｍ）を得た。
上記において、負極集電体および負極活物質層の算術平均粗さＲａを０．５〜１０μｍの範囲で変えた負極を用いて、それぞれサンプル１１〜１５の電池を作製した。
【００７７】
《比較例１》
負極集電体に、粗面化処理しない銅箔、すなわち、算術平均粗さＲａが０．１μｍである銅箔を用いた以外、実施例１と同様の方法により、電池を作製した。これをサンプル２１とした。
【００７８】
［評価］
（Ａ）電解液の含浸時間の測定
実施例および比較例の電極群１２を１０個ずつ構成し、電極群１２が十分に浸漬できる容器に、電極群１２を静置した。さらに、電解液を注液し、電極群１２を浸漬した。これらをデシケータ内に静置し、デシケータ内の内圧が５２５Ｔｏｒｒになり、電極群から残存するガス（空気）が出なくなるまでの時間を計測した。これを含浸時間とした。表１に１０個の平均を示す。
【００７９】
（Ｂ）電池特性の評価
実施例および比較例の電池を１０個ずつ作製し、これらの電池を、下記（１）〜（４）の順に充放電した。
（１）０．０５Ｃの定電流で４時間充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．０５Ｃの定電流で放電した。
（２）電池の閉路電圧が４．１Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で放電した。
（３）電池の閉路電圧が４．１Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で放電した。
（４）電池の閉路電圧が４．２Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で充電した後、電池の閉路電圧が２．５Ｖに達するまで０．１Ｃの定電流で放電した。
なお、Ｃは時間率を表す。設計容量ｃに相当する電気量を時間ｔで流す場合、電流値はｃ／ｔと表される。
上記（４）の放電において、放電電圧をモニタリングし、放電容量を確認した。この時、放電電圧が安定し、放電容量が理論容量の９５％以上である電池を良と判断した。
以上の評価の結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、本発明の実施例であるサンプル１１〜１５では、電解液の含浸時間が短く、いずれの電池も良であった。
一方、比較例であるサンプル２１では、電極群への電解液の含浸に要する時間が増大した。比較例であるサンプル２１では、６０秒で必要な量の電解液を含浸させることが困難となり、電池特性にばらつきが生じ、不良が発生した。また、比較例であるサンプル２１の不良品のうちの１個では、電極群構成時に剥離したと考えられる、巻芯と集電体との間の接続不良が１個含まれていた。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の電池は、各種の電子機器、特に、各種の携帯型電子機器における電源として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０ リチウムイオン二次電池
１１ 電池ケース
１２ 電極群
１３ 絶縁ガスケット
１４ 巻芯
１５ 負極
１６ 正極
１７ セパレータ
３１ 電池ケースの開口端
３２ 巻芯の一端
３３ 絶縁キャップ
３４ 絶縁カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する巻芯、前記巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに前記第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備え、
前記第１電極は、帯状の第１集電体、および前記第１集電体の表面に形成される第１活物質層を有し、
前記第２電極は、帯状の第２集電体、および前記第２集電体の表面に形成される第２活物質層を有し、
前記第１活物質層の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍであり、
前記第１電極および前記第２電極の一方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ａを有し、
前記部分Ａは、前記巻芯に溶接されていることを特徴とする捲回型電極群。
【請求項２】
前記第１集電体の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層は、蒸着法により形成されている請求項１記載の捲回型電極群。
【請求項３】
前記第１活物質層は、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）の層からなる請求項２記載の捲回型電極群。
【請求項４】
前記第１電極が、前記第１集電体が露出する部分Ａを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の捲回型電極群。
【請求項５】
一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される請求項１〜４のいずれかに記載の捲回型電極群と、前記捲回型電極群に含まれる電解質と、を備え、
前記巻芯の一端が、電極端子として、前記電池ケースの外部に露出していることを特徴とする電池。
【請求項６】
前記電池の公称容量は、５〜１００ｍＡｈである請求項５記載の電池。
【請求項７】
前記第１電極および前記第２電極の他方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ｂを有し、
前記部分Ｂは、前記電極群の最外周において前記電池ケースと直接接触している請求項５または６記載の電池。
【請求項８】
前記電池ケースの外径は、１０ｍｍ以下である請求項５〜７のいずれか１項に記載の電池。
【請求項９】
（１）請求項１〜４のいずれかに記載の捲回型電極群を構成する第１工程と、
（２）前記捲回型電極群に電解液を含ませる第２工程と、
（３）前記第２工程の後、前記電解液を含む前記捲回型電極群を電池ケース内に挿入する第３工程と、
（４）前記第３工程の後、前記電池ケースを封口する第４工程と、
を含む電池の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（１）は、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１集電体の表面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を形成して、第１電極を得る工程を含む請求項９記載の電池の製造方法。
【請求項１】
導電性を有する巻芯、前記巻芯に巻きつけられる第１電極および第２電極、ならびに前記第１電極と第２電極との間を隔離するセパレータを備え、
前記第１電極は、帯状の第１集電体、および前記第１集電体の表面に形成される第１活物質層を有し、
前記第２電極は、帯状の第２集電体、および前記第２集電体の表面に形成される第２活物質層を有し、
前記第１活物質層の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層の厚みは、２０〜６０μｍであり、
前記第１電極および前記第２電極の一方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ａを有し、
前記部分Ａは、前記巻芯に溶接されていることを特徴とする捲回型電極群。
【請求項２】
前記第１集電体の算術平均粗さＲａは、０．５〜１０μｍであり、
前記第１活物質層は、蒸着法により形成されている請求項１記載の捲回型電極群。
【請求項３】
前記第１活物質層は、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）の層からなる請求項２記載の捲回型電極群。
【請求項４】
前記第１電極が、前記第１集電体が露出する部分Ａを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の捲回型電極群。
【請求項５】
一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される請求項１〜４のいずれかに記載の捲回型電極群と、前記捲回型電極群に含まれる電解質と、を備え、
前記巻芯の一端が、電極端子として、前記電池ケースの外部に露出していることを特徴とする電池。
【請求項６】
前記電池の公称容量は、５〜１００ｍＡｈである請求項５記載の電池。
【請求項７】
前記第１電極および前記第２電極の他方は、前記第１集電体または前記第２集電体が露出する部分Ｂを有し、
前記部分Ｂは、前記電極群の最外周において前記電池ケースと直接接触している請求項５または６記載の電池。
【請求項８】
前記電池ケースの外径は、１０ｍｍ以下である請求項５〜７のいずれか１項に記載の電池。
【請求項９】
（１）請求項１〜４のいずれかに記載の捲回型電極群を構成する第１工程と、
（２）前記捲回型電極群に電解液を含ませる第２工程と、
（３）前記第２工程の後、前記電解液を含む前記捲回型電極群を電池ケース内に挿入する第３工程と、
（４）前記第３工程の後、前記電池ケースを封口する第４工程と、
を含む電池の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（１）は、蒸着法により、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１集電体の表面に、算術平均粗さＲａが０．５〜１０μｍである第１活物質層を形成して、第１電極を得る工程を含む請求項９記載の電池の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２１６２９７（Ｐ２０１１−２１６２９７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８２７２４（Ｐ２０１０−８２７２４）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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