非水電解液二次電池
【課題】 過熱状態となっても、短絡の発生を抑制できる非水電解液二次電池を提供する。
【解決手段】 非水電解液二次電池１は、扁平捲回電極体１０と電池ケース８０とを備え、扁平捲回電極体は、長径方向ＤＡ中央の電極体中央部１０Ｃと、長径方向端部の半円柱状部１０Ｅとからなり、半円柱状部は、軸線方向ＤＸの第１方向ＤＸ１側の第１半円柱端部１０ＥＡ、及び、第２方向ＤＸ２側の第２半円柱端部１０ＥＢを有してなり、電極体中央部の第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢには、絶縁材を充填することなく、第１半円柱端部に、正極板湾曲部２０Ｅ同士間に充填し、正極板湾曲部と第１方向側端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する第１絶縁体５１を、第２端部に、負極板湾曲部３０Ｅ同士間に充填し、負極板湾曲部と第２方向側端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する第２絶縁体５２を有してなる。
【解決手段】 非水電解液二次電池１は、扁平捲回電極体１０と電池ケース８０とを備え、扁平捲回電極体は、長径方向ＤＡ中央の電極体中央部１０Ｃと、長径方向端部の半円柱状部１０Ｅとからなり、半円柱状部は、軸線方向ＤＸの第１方向ＤＸ１側の第１半円柱端部１０ＥＡ、及び、第２方向ＤＸ２側の第２半円柱端部１０ＥＢを有してなり、電極体中央部の第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢには、絶縁材を充填することなく、第１半円柱端部に、正極板湾曲部２０Ｅ同士間に充填し、正極板湾曲部と第１方向側端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する第１絶縁体５１を、第２端部に、負極板湾曲部３０Ｅ同士間に充填し、負極板湾曲部と第２方向側端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する第２絶縁体５２を有してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体を備える非水電解液二次電池（以下、単に電池ともいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、充放電可能な電池が利用されている。
このような電池における電極体の１形態として、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体が挙げられる。この扁平捲回電極体は、長円形状の横断面の長径方向について、中央部分に位置する電極体中央部と、長径方向の端部にそれぞれ位置し半円柱状をなす半円柱状部とを有する。
【０００３】
ところで、非水電解液二次電池では、充放電に伴って、電極体をなす正極板及び負極板が膨張・収縮するため、電極体を収容した電池ケースの寸法が変化する。このような寸法変化に伴う電池性能の変化を抑制すべく、電池ケースの外側から扁平捲回電極体の電極体中央部を圧縮して用いることがある。
例えば、特許文献１には、平面部及び側面部からなる電池容器（電池ケース）に電極群（扁平捲回電極体）を収納してなるリチウム二次電池（電池）が開示されている。このリチウム二次電池では、電池容器（電池ケース）の平面部で電極群（扁平捲回電極体）の中央部の平坦部分（電極体中央部）を押圧できるように、平面部の厚みが、側面部の厚みよりも大きくしてなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８２５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された電池が外部から押圧された状態において、扁平捲回電極体が過熱状態（例えば、電池内の温度が１００℃以上となる状態）となり、扁平捲回電極体のセパレータが、捲回軸に沿う軸線方向に熱収縮しようとした場合を考える。この場合、電極体中央部に位置するセパレータは、正極板及び負極板に圧接しているために収縮し難い。しかるに、半円柱状部には外部からの押圧力はかからないので、この半円柱状部におけるセパレータ（セパレータ湾曲部）には、正極板及び負極板が十分には圧接して拘束していないため、大きく熱収縮してしまうことがある。このため、セパレータが大きく収縮した半円柱状部では、正極板と負極板との間にセパレータが介在しない部分が生じ、一方の電極板（例えば正極板）の端部が、他方の電極板（例えば負極板）に接触し短絡する虞がある。
【０００６】
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであって、過熱状態となっても、短絡の発生を抑制できる非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回軸の周りに捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体と、上記扁平捲回電極体を収容してなる電池ケースと、を備える非水電解液二次電池であって、上記扁平捲回電極体は、上記長円形状の横断面の長径方向について、中央部分に位置する電極体中央部と、上記長径方向の端部にそれぞれ位置し半円柱状をなす半円柱状部と、からなり、上記電池ケースは、互いに平行に配置され、上記電極体中央部に当接してこれを挟む、一対の当接壁部を有し、上記半円柱状部はいずれも、上記正極板のうち、半円筒状に湾曲した正極板湾曲部、及び、上記負極板のうち、半円筒状に湾曲した負極板湾曲部が、上記セパレータのうち、半円筒状に湾曲したセパレータ湾曲部を介して積層されてなり、上記捲回軸に沿う軸線方向のうち第１方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記負極板湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置され、上記正極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置されてなる第１半円柱端部を有すると共に、上記軸線方向のうち上記第１方向とは逆の第２方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記正極板湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置され、上記負極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置されてなる第２半円柱端部を有し、上記電極体中央部は、上記軸線方向の上記第１方向側に位置し、２つの上記第１半円柱端部の間に位置する第１中央端部を有すると共に、上記軸線方向の上記第２方向側に位置し、２つの上記第２半円柱端部の間に位置する第２中央端部を有し、上記第１中央端部及び上記第２中央端部には、充填された絶縁材を有さず、上記第１半円柱端部は、いずれも、互いに離間して積層された上記正極板湾曲部同士の間に充填され、上記正極板湾曲部と上記負極板湾曲部のうち、上記第１方向の端に位置する第１方向側端部とを離間した状態に保持する第１絶縁体を有し、上記第２半円柱端部は、いずれも、互いに離間して積層された上記負極板湾曲部同士の間に充填され、上記負極板湾曲部と上記正極板湾曲部のうち、上記第２方向の端に位置する第２方向側端部とを離間した状態に保持する第２絶縁体を有してなる非水電解液二次電池である。
【０００８】
上述の電池では、第１半円柱端部はいずれも、互いに離間して積層された正極板湾曲部同士の間に充填され、正極板湾曲部と負極板湾曲部の第１方向側端部とを離間した状態に保持する第１絶縁体を有してなる。また、第２半円柱端部はいずれも、互いに離間して積層された負極板湾曲部同士の間に充填され、負極板湾曲部と正極板湾曲部の第２方向側端部とを離間した状態に保持する第２絶縁体を有してなる。このため、扁平捲回電極体が過熱状態となった場合において、たとえ半円柱状部でセパレータ（セパレータ湾曲部）が軸線方向に熱収縮して、正極板湾曲部と負極板湾曲部との間に隙間が生じた場合でも、第１半円柱端部及び第２半円柱端部において、正極板湾曲部と負極板湾曲部との間が保持されて、正極板と負極板とが接触して短絡するのを抑制できる。
過熱状態となった場合に、第１絶縁体或いは第２絶縁体がセパレータ湾曲部までも保持して、このセパレータ湾曲部の熱収縮を妨げ、上述の隙間が生じるのを防いで、正極板と負極板との接触を抑制することができる場合もある。
【０００９】
加えて、第１中央端部及び第２中央端部に、絶縁材を充填していないため、これら第１中央端部及び第２中央端部を通じて、電極体内に発生したガスを電極体の外部に容易に放出することができる。
【００１０】
なお、第１絶縁体や第２絶縁体をなす絶縁材としては、例えば、アクリル系やエポキシ系の接着剤や、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、シリカ、べーマイト等の絶縁性で５００℃以上の耐熱性を有するセラミックス粒子（粉末）を、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アクリル系樹脂等で結着した、絶縁性の組成物が挙げられる。
【００１１】
さらに、上述の非水電解液二次電池であって、前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体は、アルミナ粉末をポリフッ化ビニリデンで結着した組成物からなる非水電解液二次電池とすると良い。
【００１２】
アルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物は、高い耐熱性を有することが知られている（例えば、特開２００４−６３３４３号公報を参照）。
上述した電池では、第１絶縁体及び第２絶縁体がこのようなアルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物からなるので、同様に耐熱性が良好であり、電池が過熱状態（例えば、電池内の温度が１００℃以上となる状態）となった場合でも、第１半円柱端部における正極板湾曲部と負極板湾曲部の第１方向側端部とを離間した状態を、また、第２半円柱端部における負極板湾曲部と正極板湾曲部の第２方向側端部とを離間した状態を確実に保つことができる。従って、過熱状態となった場合でも、第１半円柱端部或いは第２半円柱端部で正極板と負極板とが接触して短絡することを確実に抑制できる。
【００１３】
さらに、上述のいずれかの非水電解液二次電池であって、帯状の前記正極板は、帯状の正極集電箔、及び、上記正極集電箔上に、この正極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された正極活物質層を有し、上記正極板の幅方向一方側に位置し、上記正極集電箔上に上記正極活物質層が積層された帯状の正電極部と、上記正極板の幅方向他方側に位置し、上記正極集電箔が露出した帯状の正極箔露出部と、を有してなり、帯状の前記負極板は、帯状の負極集電箔、及び、上記負極集電箔上に、この負極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された負極活物質層を有し、上記負極板の幅方向一方側に位置し、上記負極集電箔上に上記負極活物質層が積層された帯状の負電極部と、上記負極板の幅方向他方側に位置し、上記負極集電箔が露出した帯状の負極箔露出部と、を有してなり、前記扁平捲回電極体のうち、前記第１中央端部で上記正極箔露出部同士を重ねて正極集電部材と接合してなり、前記第２中央端部で上記負極箔露出部同士を重ねて負極集電部材と接合してなる非水電解液二次電池とすると良い。
【００１４】
この電池では、第１中央端部で絶縁材に妨げられることなく、正極箔露出部同士を重ねて正極集電部材と接合している。また、第２中央端部で絶縁材に妨げられることなく、負極箔露出部同士を重ねて負極集電部材と接合している。このため、適切に第１中央端部から正極側の集電を、第２中央端部から負極側の集電を行うことができる。
【００１５】
なお、正極集電箔及び負極集電箔はいずれも、導電性を有する薄板状のものであれば良く、正極集電箔としては、例えば、アルミニウム等の金属箔が、負極集電箔としては、例えば、銅等の金属箔が、それぞれ挙げられる。
【００１６】
或いは、前述のいずれかの非水電解液二次電池を搭載し、この非水電解液二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両とすると良い。
上述の車両は、短絡を抑制した非水電解液二次電池を搭載しているので、安定性の高い車両とすることができる。
【００１７】
なお、車両としては、電池による電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１，変形形態にかかる電池の斜視図である。
【図２】実施形態１，変形形態にかかる電池の断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
【図３】実施形態１，変形形態の正極板の斜視図である。
【図４】実施形態１，変形形態の負極板の斜視図である。
【図５】実施形態１，変形形態にかかる電池の断面図（図２のＢ−Ｂ断面）である。
【図６】実施形態１，変形形態にかかる電池の断面図（図２のＣ−Ｃ断面）である。
【図７】実施形態１，変形形態にかかる電池の部分拡大端面図（図６のＦ部）である。
【図８】実施形態１，変形形態にかかる電池の部分拡大端面図（図６のＧ部）である。
【図９】実施形態１，変形形態にかかる電池の、過熱状態における説明図である。
【図１０】実施形態１，変形形態にかかる電池の製造方法（第１絶縁体及び第２絶縁体の形成方法）についての説明図である。
【図１１】実施形態２にかかる車両についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
次に、本実施形態１にかかる電池１について、図面を参照しつつ説明する。図１に電池１の斜視図を、図２に電池１の断面図（図１のＡ−Ａ断面）を、図５に電池１の断面図（図２のＢ−Ｂ断面）を、図６に電池１の断面図（図２のＣ−Ｃ断面）をそれぞれ示す。
この電池１は、帯状の正極板２０と帯状の負極板３０とを帯状のセパレータ４０を介して捲回軸ＡＸの周りに捲回してなり、横断面ＣＳが扁平な長円形状とされてなる捲回型の電極体１０と、この電極体１０を収容する電池ケース８０とを備えるリチウムイオン二次電池である（図１，２参照）。
また、この電池１は、電極体１０の、後述する２つの第１半円柱端部１０ＥＡ，１０ＥＡ、及び、２つの第２半円柱端部１０ＥＢ，１０ＥＢに、５００℃以上の耐熱性を有するセラミックス粒子であるアルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成の絶縁材からなる絶縁体（第１絶縁体５１，第２絶縁体５２）を充填している。
なお、この電池１は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合有機溶媒（体積比がＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３：３：４）に、１ｍｏｌ／ｌの溶質（ＬｉＰＦ6）を添加してなる電解液（図示しない）を電池ケース８０内に収容している。
【００２０】
この電池１の電池ケース８０は、共にアルミニウム製の電池ケース本体８１及び封口蓋８８を有する。なお、この電池ケース８０と電極体１０との間には、樹脂からなり、電池ケース本体８１に沿う箱状に折り曲げた絶縁フィルム（図示しない）が介在させてある。
このうち電池ケース本体８１は有底矩形筒形である。即ち、細長矩形平板状のケース底部８２、及び、このケース底部８２の四方の縁から、垂直に立ち上がる４つのケース壁部８３（８３Ａ〜８３Ｄ）からなる（図１参照）。このケース壁部８３は、ケース底部８２の２つの長辺の縁からそれぞれ垂直に立ち上がる第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂと、ケース壁部８２の２つの短辺の縁からそれぞれ垂直に立ち上がる第３ケース壁部８３Ｃ及び第４ケース壁部８３Ｄとからなる。
このうち、第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂは、互いに平行に配置され、電極体１０の中央部１０Ｃ（後述）に当接し、この中央部１０Ｃを挟む（図２参照）。
【００２１】
また、封口蓋８８は矩形板状であり、電池ケース本体８１の開口を閉塞して、この電池ケース本体８１に溶接されている。この封口蓋８８には、電極体１０と接続している正極集電部材９１及び負極集電部材９２のうち、それぞれ先端側に位置する正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａが貫通しており、図１中、上方に向く蓋表面８８ａから突出している。これら正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａと封口蓋８８との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材９５が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋８８には矩形板状の安全弁９７も封着されている。
【００２２】
また、電極体１０のうち、薄板帯状の正極板２０は、図３に示すように、帯状でアルミニウムからなるアルミニウム箔２８と、このアルミニウム箔２８の両主面上に、その長手方向ＤＬに延びる帯状に形成された正極活物質層２１，２１とを有している。この正極板２０は、幅方向ＤＷの一方側に位置し、アルミニウム箔２８上に正極活物質層２１が積層された帯状の正電極部２０Ｓと、幅方向ＤＷ他方側に位置し、アルミニウム箔２８が露出した帯状のアルミ箔露出部２０Ｔとを含む（図３参照）。
一方、薄板帯状の負極板３０は、図４に示すように、帯状で銅製の銅箔３８と、この銅箔３８の両主面上に、その長手方向ＤＬに延びる帯状に形成された負極活物質層３１，３１とを有している。この負極板３０は、幅方向ＤＷの一方側に位置し、銅箔３８上に負極活物質層３１が積層された帯状の負電極部３０Ｓと、幅方向ＤＷ他方側に位置し、銅箔３８が露出した帯状の銅箔露出部３０Ｔとを含む（図４参照）。
【００２３】
なお、電極体１０では、正極活物質層２１よりも対向する負極活物質層３１が小さいと、或いは、同じ大きさであると、電池１を使用した場合に、正極活物質層２１の外周縁部分から放出されたリチウムイオンが負極活物質層３１の外周縁付近に集中して届き、金属リチウムが析出してしまう。そこで、これを防止するため、負極活物質層３１の面積を正極活物質層２１の面積よりも大きくし、かつ、正極板２０の正極活物質層２１は、いずれの箇所も負極活物質層３１と対向するように配置している。従って、逆に、負極板３０の負極活物質層３１は、正極活物質層２１と対向する負極対向部３１Ｆのほか、その周縁に位置し正極活物質層２１とは対向しない負極非対向部３１Ｎを含むことになる（図４参照）。
【００２４】
また、帯状で多孔質のセパレータ４０は、ポリエチレンを２層のポリプロピレンの間に挟んでなる三層型である。このセパレータ４０は、負極板３０の負極活物質層３１よりも幅広とされ、電極体１０において、正極板２０の正電極部２０Ｓ及びアルミ箔露出部２０Ｔの一部と、負極板３０の負電極部３０Ｓとの間に介在し、正極板２０と負極板３０との間での短絡の発生を防止している。
【００２５】
上述の電極体１０は、長円形状の横断面ＣＳの長径方向ＤＡ（図２中、上下方向）について、中央に位置する中央部１０Ｃと、電極体１０の横断面ＣＳにおける長径方向ＤＡの両端にそれぞれ位置し、半円柱状をなす２つの半円柱状部１０Ｅ，１０Ｅとからなる。
【００２６】
このうち、中央部１０Ｃは、正極板２０，負極板３０及びセパレータ４０のうち、この中央部１０Ｃをなす、正極板中央部２０Ｃ、負極板中央部３０Ｃ及びセパレータ中央部４０Ｃからなる。これら正極板中央部２０Ｃ、負極板中央部３０Ｃ及びセパレータ中央部４０Ｃは、図２に示すように、短径方向ＤＢ（図２中、左右方向）に互いに当接して積層されている。
この中央部１０Ｃは、図２のＢ−Ｂ断面である図５に示すように、軸線方向ＤＸ（図５中、左右方向）のうち第１方向ＤＸ１側（図５中、左側）に位置する第１中央端部１０ＣＡ、及び、軸線方向ＤＸのうち、第１方向ＤＸ１とは反対の第２方向ＤＸ２側（図５中、右側）に位置する第２中央端部１０ＣＢを有している。
【００２７】
このうち、第１中央端部１０ＣＡでは、複数のアルミ箔露出部２０Ｔ，２０Ｔ同士が、後述する第１絶縁体５１のほか、正極活物質層２１、負極板３０、セパレータ４０を介することなく積層されている（図５参照）。そして、これら複数のアルミ箔露出部２０Ｔ，２０Ｔは、第１方向ＤＸ１の先端部分で、短径方向ＤＢ（図５中、上下方向）に重ねられて、正極集電部材９１と接合している。
また、第２中央端部１０ＣＢでは、複数の銅箔露出部３０Ｔ，３０Ｔ同士が、後述する第２絶縁体５２のほか、負極活物質層３１、正極板２０、セパレータ４０を介することなく積層されている（図５参照）。これら複数の銅箔露出部３０Ｔ，３０Ｔは、第２方向ＤＸ２の先端部分で、短径方向ＤＢ（図５中、上下方向）に重ねられて、負極集電部材９２と接合している。
なお、図５に示すように、第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢは、充填された絶縁材（例えば、後述する第１半円柱端部１０ＥＡが有する第１絶縁体５１）を有していない。
【００２８】
一方、半円柱状部１０Ｅは、正極板２０のうち半円筒状に湾曲した正極板湾曲部２０Ｅ、及び、負極板３０のうち半円筒状に湾曲した負極板湾曲部３０Ｅが、セパレータ４０のうち半円筒状に湾曲したセパレータ湾曲部４０Ｅを介して積層されてなる（図２参照）。
【００２９】
また、この半円柱状部１０Ｅは、図２のＣ−Ｃ断面である図６に示すように、軸線方向ＤＸのうち第１方向ＤＸ１側の第１半円柱端部１０ＥＡ、及び、軸線方向ＤＸのうち第２方向ＤＸ２側の第２半円柱端部１０ＥＢを有している。
このうち第１半円柱端部１０ＥＡは、図６中のＦ部の部分拡大断面図である図７に示すように、正極板湾曲部２０Ｅのうち第１方向ＤＸ１側の端部（第１正極湾曲端部２０ＥＡ）、負極板湾曲部３０Ｅのうち第１方向ＤＸ１側の端部（第１負極湾曲端部３０ＥＡ）、及び、セパレータ湾曲部４０Ｅのうち第１方向ＤＸ１側の端部（第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡ）からなる。この第１半円柱端部１０ＥＡは、セパレータ湾曲部４０Ｅが負極板湾曲部３０Ｅ（第１負極湾曲端部３０ＥＡ）よりも第１方向ＤＸ１側にまで配置され、正極板湾曲部２０Ｅ（第１正極湾曲端部２０ＥＡ）がセパレータ湾曲部４０Ｅ（第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡ）よりも第１方向ＤＸ１側にまで配置されている（図７参照）。
この第１半円柱端部１０ＥＡの第１正極湾曲端部２０ＥＡは、正極活物質層２１の第１方向側の第１正極層端部２１ＥＡと、前述したアルミ箔露出部２０Ｔとからなる。また、第１負極湾曲端部３０ＥＡは、負極活物質層３１の第１方向ＤＸ１側の第１負極層端部３１ＥＡと、銅箔３８の第１方向ＤＸ１側の銅箔端部３８ＥＡとからなる。
【００３０】
なお、この第１半円柱端部１０ＥＡでは、互いに積層された正極板湾曲部２０Ｅ同士の間に、前述した絶縁材からなる第１絶縁体５１が充填されている（図６，７参照）。この第１絶縁体５１は、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する。具体的には、この第１絶縁体５１は、第１正極湾曲端部２０ＥＡをなすアルミ箔露出部２０Ｔ，２０Ｔ同士の間に充填され、第１正極層端部２１ＥＡ、第１負極湾曲端部３０ＥＡをなす第１負極層端部３１ＥＡ，第１銅箔端部３８ＥＡ、及び、第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡにも接して、これらを保持している（図７参照）。なお、この第１絶縁体５１は、後に詳述するが、セパレータ湾曲部４０Ｅが熱収縮した場合でも、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する。
【００３１】
一方、第２半円柱端部１０ＥＢは、図６中のＧ部の部分拡大断面図である図８に示すように、正極板湾曲部２０Ｅのうち第２方向ＤＸ２側の端部（第２正極湾曲端部２０ＥＢ）、負極板湾曲部３０Ｅのうち第２方向ＤＸ２側の端部（第２負極湾曲端部３０ＥＢ）、及び、セパレータ湾曲部４０Ｅのうち第２方向ＤＸ２側の端部（第２セパレータ湾曲端部４０ＥＢ）からなる。第２半円柱端部１０ＥＢは、セパレータ湾曲部４０Ｅが正極板湾曲部２０Ｅ（第２正極湾曲端部２０ＥＢ）よりも第２方向ＤＸ２側にまで配置され、負極板湾曲部３０Ｅ（第２負極湾曲端部３０ＥＢ）がセパレータ湾曲部４０Ｅ（第２セパレータ湾曲端部４０ＥＢ）よりも第２方向ＤＸ２側にまで配置されている（図８参照）。
この第２半円柱端部１０ＥＢの第２正極湾曲端部２０ＥＢは、正極活物質層２１の第２方向側の第２正極層端部２１ＥＢと、アルミニウム箔２８の第２方向ＤＸ２側のアルミ箔端部２８ＥＢとからなる。また、第２負極湾曲端部３０ＥＢは、負極活物質層３１の第２方向ＤＸ２側の第２負極層端部３１ＥＡと、前述した銅箔露出部３０Ｔとからなる。
【００３２】
なお、この第２半円柱端部１０ＥＢでは、互いに積層された負極板湾曲部３０Ｅ同士の間に、第１半円柱端部１０ＥＡと同様の絶縁材からなる第２絶縁体５２を充填している（図６，８参照）。この第２絶縁体５２は、負極板湾曲部３０Ｅと正極板湾曲部２０Ｅの第２正極湾曲端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する。具体的には、この第２絶縁体５２は、第２負極湾曲端部３０ＥＢをなす２つの銅箔露出部３０Ｔ，３０Ｔ同士の間に充填され、第２負極層端部３１ＥＢ、第２正極湾曲端部２０ＥＢをなす第２正極層端部２１ＥＢ，第２アルミ箔端部２８ＥＢ、及び、第２セパレータ湾曲端部４０ＥＢにも接して、これらを保持している（図８参照）。なお、この第２絶縁体５２もまた、第１絶縁体５１と同様、セパレータ湾曲部４０Ｅが熱収縮した場合でも、負極板湾曲部３０Ｅと正極板湾曲部２０Ｅの第２正極湾曲端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する。
【００３３】
ところで、本発明者らは、本実施形態１にかかる電池１が過熱状態となった際に、この電池１の電極体１０において、正極板２０と負極板３０とが短絡するか否かを調査した。
具体的には、上述の電池１に加熱試験を施した。この加熱試験では、まず、電池ケース８０の第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂを、金属製の２枚のエンドプレートで圧縮した電池１（充電状態をＳＯＣ８０％に調整済）を恒温槽内に配置して、恒温槽の槽内温度を５℃／分の速度で１６０℃まで昇温させた。そして、槽内温度が１６０℃に達したところで、槽内温度を６０分間保持させた。なお、試験中の電池１の電池温度及び端子間電圧を別途測定した。
また、比較例として、電極体の第１半円柱端部及び第２半円柱端部に第１絶縁体及び第２絶縁体を有しない点以外は、電池１と同様の比較電池Ｃ１を用意して、電池１と同様にして加熱試験を実施した。
【００３４】
上述の加熱試験の結果、比較電池Ｃ１では、加熱試験後の端子間電圧が著しく低下した（試験後の端子間電圧はほぼ０Ｖ）。このことから、加熱試験によって、比較電池Ｃ１で短絡が発生したことが判る。また、試験中に電池温度が、恒温槽の槽内温度の最高値（１６０℃）よりも高い、２２５℃まで上昇した。これは、試験中に短絡が発生して、これに伴う発熱によって電池温度が恒温槽の槽内温度よりも高くなったためと考えられ、短絡発生が裏付けられる。
一方、電池１では、加熱試験中に端子間電圧の著しい低下は確認できなかった。また、試験中の電池温度は、恒温槽の温度と同様に変化し、最高温度も１６０℃であった。これらから、電池１では、加熱試験によって短絡が発生しなかったことが判る。
【００３５】
このような結果となった理由として以下が考えられる。即ち、電池１及び比較電池Ｃ１の半円柱状部には外部からの押圧力がかからない。このため、この半円柱状部におけるセパレータ湾曲部には、正極板及び負極板が十分には圧接して拘束していないため、加熱試験での高温で熱収縮しようとする。
このため、絶縁体（第１絶縁体５１，第２絶縁体５２）のない比較電池Ｃ１では、セパレータ湾曲部が収縮した半円柱状部において、正極板（正極板湾曲部）と負極板（負極板湾曲部）との間にセパレータが介在しない部分が生じ、この部分で正極板湾曲部と負極板湾曲部とが接触して短絡したと考えられる。
一方、電池１では、たとえセパレータ湾曲部４０Ｅが収縮したとしても、半円柱状部１０Ｅの第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢにそれぞれ充填された第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２が、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅとを離間した状態に保持している。また、第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２により、セパレータ湾曲部４０Ｅも保持されて、このセパレータ湾曲部４０Ｅの収縮をも抑制して、隙間の発生を防止した場合もあると考えられる。
【００３６】
例えば、加熱試験で過熱状態に相当する高温とした電池１の第１半円柱端部１０ＥＡにおいて、セパレータ湾曲部４０Ｅが軸線方向ＤＸに熱収縮したために、正極板湾曲部２０Ｅにおける正極活物質層２１と、負極板湾曲部３０Ｅにおける負極活物質層３１との間で、これらの厚み方向ＤＴにセパレータ湾曲部４０Ｅが介在しない空間Ｓが生じた場合について考える（図９参照）。この場合でも、絶縁体５１が、アルミ箔露出部２０Ｔ同士のほか、第１正極層端部２１ＥＡ、第１負極層端部３１ＥＡ及び第１銅箔端部３８ＥＡからなる第１負極湾曲端部３０ＥＡに接してこれらを保持している。このため、正極板湾曲部２０Ｅと、負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡ（負極活物質層３１）とが互いに接触するように移動するのを防いでいる。従って、電池１が短絡するのを防止することができる。
また、第１絶縁体５１がセパレータ湾曲部４０Ｅの端部（第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡ）に接着して保持し、このセパレータ湾曲部４０Ｅが熱収縮するのを抑制することも期待できる。
なお、電池１の第２半円柱端部１０ＥＢにおいても、充填した第２絶縁体５２により、上述した第１半円柱端子１０ＥＡと同様の作用効果が得られる。
かくして、第１半円柱端部１０ＥＡに第１絶縁体５１を、第２半円柱端部１０ＥＢに第２絶縁体５２をそれぞれ充填してなる電池１では、加熱試験によって短絡が発生しなかったと考えられる。
【００３７】
このように、本実施形態１にかかる電池１では、第１半円柱端部１０ＥＡ，１０ＥＡはいずれも、互いに離間して積層された正極板湾曲部２０Ｅ，２０Ｅ同士の間に充填され、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する第１絶縁体５１を有してなる。また、第２半円柱端部１０ＥＢ，１０ＥＢはいずれも、互いに離間して積層された負極板湾曲部３０Ｅ，３０Ｅ同士の間に充填され、負極板湾曲部３０Ｅと正極板湾曲部２０Ｅの第２正極湾曲端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する第２絶縁体５２を有してなる。このため、電池１の電極体１０が過熱状態となった場合において、たとえ半円柱状部１０Ｅでセパレータ湾曲部４０Ｅが軸線方向ＤＡに熱収縮して空間Ｓが生じた場合でも（図９参照）、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢにおいて、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅとの間が保持されて、正極板２０（正極板湾曲部２０Ｅ）と負極板３０（負極板湾曲部３０Ｅ）とが接触して短絡するのを抑制できる。
【００３８】
加えて、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢとは異なり、第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢに、絶縁材を充填していないため、これら第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢを通じて、電極体１０内に発生したガスを電極体１０の外部に容易に放出することができる。
【００３９】
また、本実施形態１にかかる電池１では、第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２がアルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物からなるので、耐熱性が良好である。このため、電池１が過熱状態となった場合でも、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢにおいて、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅとを離間した状態を確実に保つことができる。従って、過熱状態となった場合でも、第１半円柱端部１０ＥＡ或いは第２半円柱端部１０ＥＢで正極板２０と負極板３０とが接触して短絡することを確実に抑制できる。
【００４０】
また、本実施形態１の電池１では、第１中央端部１０ＣＡで絶縁材に妨げられることなく、アルミ箔露出部２０Ｔ同士を重ねて正極集電部材９１と接合している。また、第２中央端部１０ＣＢで絶縁材に妨げられることなく、銅箔露出部３０Ｔ同士を重ねて負極集電部材９２と接合している。このため、適切に第１中央端部１０ＣＡから正極側の集電を、第２中央端部１０ＣＢから負極側の集電を行うことができる。
【００４１】
次に、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について説明する。
まず、正極板２０を作製する。具体的には、正極活物質粒子、結着剤及び導電剤を溶媒中で混練してできたペースト（図示しない）を、帯状のアルミニウム箔２８の両主面に塗布し、その後、ペーストを乾燥させた。なお、ペーストは、アルミニウム箔２８の長手方向に延びる一方の側縁側を帯状に空けて、アルミニウム箔２８の両主面に塗布される。
さらに、図示しないロールプレスで、アルミニウム箔２８の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮し、正極活物質層２１，２１を有する正極板２０を作製した（図３参照）。
【００４２】
一方、負極板３０を作製する。具体的には、負極活物質粒子及び結着剤を溶媒中で混練してできたペースト（図示しない）を、帯状の銅箔３８の両主面に塗布し、その後、ペーストを乾燥させた。なお、ペーストは、銅箔３８の長手方向に延びる一方の側縁側を帯状に空けて、銅箔３８の両主面に塗布される。
さらに、図示しないロールプレスで、銅箔３８の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮し、負極活物質層３１，３１を有する負極板３０を作製した（図４参照）。
【００４３】
上述のように作製した正極板２０及び負極板３０を、前述した２つの帯状のセパレータ４０，４０と共に捲回し、電極体１０とする。具体的には、捲回軸ＡＸを中心に径方向の外側に向かって、セパレータ４０、負極板３０、セパレータ４０、正極板２０の順に重ねた状態で捲回する。
このようにして、正極板２０、負極板３０及びセパレータ４０を、巻芯材の周りに捲回した後、巻芯材を捲回体の中心から抜き外した。そして、この捲回体を押し潰し、図２に示す、横断面ＣＳが扁平な形状に捲回してなる電極体１０を製造する（図１，２参照）。
【００４４】
次いで、上述の電極体１０の第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢ内に第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２をそれぞれ充填する。
まず、電極体１０の中央部１０Ｃを、金属製の２枚のエンドプレートＥＰ，ＥＰを用いて挟持する。これにより、電極体１０を、電池１において、電池ケース８０の第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂに挟まれて拘束されるのと同様に、中央部１０Ｃを拘束する。
【００４５】
次に、２枚のエンドプレートＥＰ，ＥＰで挟んだ状態の電極体１０の半円柱状部１０Ｅを、スラリーＳＬ１に片側ずつ浸漬する（図１０参照）。
このスラリーＳＬ１は、アルミナ粉末及びＰＶＤＦをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、超音波分散機（Ｍテクニック社製クレアミックス）を用いて、２０分間混練してできたものである。なお、このスラリーＳＬ１の固形分率を５０％、アルミナ粉末及びＰＶＤＦの重量比をアルミナ粉末：ＰＶＤＦ＝９５：５としてある。
このスラリーＳＬ１に両方の半円柱状部１０Ｅ，１０Ｅを浸漬した後、熱風乾燥機を用いて、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢからそれぞれ溶媒（ＮＭＰ）を除去した。
かくして、電極体１０のいずれの第１半円柱端部１０ＥＡにおいても、正極板湾曲部２０Ｅ，２０Ｅ同士間に第１絶縁体５１が、また、いずれの第２半円柱端部１０ＥＢにおいても、負極板湾曲部３０Ｅ，３０Ｅ同士間に第２絶縁体５２が、それぞれ充填される。
【００４６】
電極体１０からエンドプレートＥＰを取り外した後、電極体１０の第１中央端部１０ＣＡにおいて、正極板２０のアルミ箔露出部２０Ｔに正極集電部材９１を、第２中央端部１０ＣＢにおいて、負極板３０の銅箔露出部３０Ｔに負極集電部材９２をそれぞれ溶接した。そして、正極集電部材９１，負極集電部材９２を接続した電極体１０を電池ケース本体８１に挿入し、電解液を注入後、封口蓋８８で電池ケース本体８１を溶接で封口する。かくして、電池１ができあがる（図１，２参照）。
【００４７】
（変形形態）
次に、本発明の変形形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、本変形形態にかかる電池１０１は、第１絶縁体１５１及び第２絶縁体１５２が、アルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物ではなく、アクリル系接着剤を乾燥してなる絶縁材からなる点で、上述した実施形態１とは異なる。
【００４８】
また、この電池１０１が過熱状態となった際の短絡の有無について、前述した加熱試験を行って調査したところ、この電池１０１では、加熱試験中に端子間電圧の著しい低下は確認できなかった。また、この電池１０１の試験中の電池温度は、恒温槽の温度と同様に変化し、最高温度も１６０℃であったことから、本変形形態にかかる電池１０１でも、加熱試験によって短絡が発生しなかったことが判る。
【００４９】
次に、本変形形態にかかる電池１０１の製造方法について説明する。
まず、前述した実施形態１と同様にして、電極体１０を製造する（図１，２参照）。次いで、上述の電極体１０の第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢに絶縁材ＧＸ２をそれぞれ充填する。
但し、この電池１０１を製造する際、アクリル系樹脂をＮＭＰに投入して混練したスラリーＳＬ２（固形分率が１０％）の浸漬、及び、溶媒の除去を複数回繰り返す点で、実施形態１と異なる。
【００５０】
（実施形態２）
本実施形態２にかかる車両２００は、前述した電池１を複数含むバッテリパック２１０を搭載したものである。具体的には、図１１に示すように、車両２００は、エンジン２４０、フロントモータ２２０及びリアモータ２３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両２００は、車体２９０、エンジン２４０、これに取り付けられたフロントモータ２２０、リアモータ２３０、ケーブル２５０、インバータ２６０、及び、矩形箱形状のバッテリパック２１０を有している。なお、バッテリパック２１０内の複数の電池１，１（又は、電池１０１，１０１）は、隣りあう電池１，１（又は電池１０１，１０１）同士の間に、第１ケース壁部８３Ａ，第２ケース壁部８３Ｂに平行な通風路を有する板状の通風部材（図示しない）をそれぞれ介在させながら積層されている。また、これら電池１，１（又は電池１０１，１０１）を積層する方向の両端側には、これら電池１，１（又は電池１０１，１０１）を挟持する２つのエンドプレート（図示しない）を配置している。このため、各電池１，１（又は電池１０１，１０１）は、第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂを通じて、中央部１０Ｃが圧縮されている。
【００５１】
本実施形態２にかかる車両２００は、短絡を抑制した電池１（又は電池１０１）を搭載しているので、安定性の高い車両２００とすることができる。
【００５２】
以上において、本発明を実施形態１、実施形態２及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１では、第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２をなす絶縁材として、アルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物を示したが、アルミナに代えて、例えば、マグネシア、ジルコニア、シリカ、ベーマイト等の絶縁性のセラミックス粒子（粉末）を用いても良い。
また、変形形態では、アクリル系接着剤からなる第１絶縁体１５１及び第２絶縁体１５２を有する電池を示したが、例えば、エポキシ系接着剤からなる第１絶縁体及び第２絶縁体を有する電池としても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１，１０１ 電池（非水電解液二次電池）
１０ 電極体（扁平捲回電極体）
１０Ｃ 中央部（電極体中央部）
１０ＣＡ 第１中央端部
１０ＣＢ 第２中央端部
１０Ｅ 半円柱状部
１０ＥＡ 第１半円柱端部
１０ＥＢ 第２半円柱端部
２０ 正極板
２０Ｅ 正極板湾曲部
２０ＥＢ 第２正極湾曲端部（（正極板湾曲部の）第２方向側端部）
２０Ｓ 正電極部
２０Ｔ アルミ箔露出部（正極箔露出部）
２１ 正極活物質層
２８ アルミニウム箔（正極集電箔）
３０ 負極板
３０Ｅ 負極板湾曲部
３０ＥＡ 第１負極湾曲端部（（負極板湾曲部の）第１方向側端部）
３０Ｓ 負電極部
３０Ｔ 銅箔露出部（負極箔露出部）
３１ 負極活物質層
３８ 銅箔（負極集電箔）
４０ セパレータ
４０Ｅ セパレータ湾曲部
５１ 第１絶縁体
５２ 第２絶縁体
８０ 電池ケース
８３Ａ 第１ケース壁部（当接壁部）
８３Ｂ 第２ケース壁部（当接壁部）
２００ 車両
ＡＸ 捲回軸
ＣＳ 横断面
ＤＡ 長径方向
ＤＬ 長手方向
ＤＴ 厚み方向
ＤＷ 幅方向
ＤＸ 軸線方向
ＤＸ１ 第１方向
ＤＸ２ 第２方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体を備える非水電解液二次電池（以下、単に電池ともいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、充放電可能な電池が利用されている。
このような電池における電極体の１形態として、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体が挙げられる。この扁平捲回電極体は、長円形状の横断面の長径方向について、中央部分に位置する電極体中央部と、長径方向の端部にそれぞれ位置し半円柱状をなす半円柱状部とを有する。
【０００３】
ところで、非水電解液二次電池では、充放電に伴って、電極体をなす正極板及び負極板が膨張・収縮するため、電極体を収容した電池ケースの寸法が変化する。このような寸法変化に伴う電池性能の変化を抑制すべく、電池ケースの外側から扁平捲回電極体の電極体中央部を圧縮して用いることがある。
例えば、特許文献１には、平面部及び側面部からなる電池容器（電池ケース）に電極群（扁平捲回電極体）を収納してなるリチウム二次電池（電池）が開示されている。このリチウム二次電池では、電池容器（電池ケース）の平面部で電極群（扁平捲回電極体）の中央部の平坦部分（電極体中央部）を押圧できるように、平面部の厚みが、側面部の厚みよりも大きくしてなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８２５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された電池が外部から押圧された状態において、扁平捲回電極体が過熱状態（例えば、電池内の温度が１００℃以上となる状態）となり、扁平捲回電極体のセパレータが、捲回軸に沿う軸線方向に熱収縮しようとした場合を考える。この場合、電極体中央部に位置するセパレータは、正極板及び負極板に圧接しているために収縮し難い。しかるに、半円柱状部には外部からの押圧力はかからないので、この半円柱状部におけるセパレータ（セパレータ湾曲部）には、正極板及び負極板が十分には圧接して拘束していないため、大きく熱収縮してしまうことがある。このため、セパレータが大きく収縮した半円柱状部では、正極板と負極板との間にセパレータが介在しない部分が生じ、一方の電極板（例えば正極板）の端部が、他方の電極板（例えば負極板）に接触し短絡する虞がある。
【０００６】
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであって、過熱状態となっても、短絡の発生を抑制できる非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回軸の周りに捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体と、上記扁平捲回電極体を収容してなる電池ケースと、を備える非水電解液二次電池であって、上記扁平捲回電極体は、上記長円形状の横断面の長径方向について、中央部分に位置する電極体中央部と、上記長径方向の端部にそれぞれ位置し半円柱状をなす半円柱状部と、からなり、上記電池ケースは、互いに平行に配置され、上記電極体中央部に当接してこれを挟む、一対の当接壁部を有し、上記半円柱状部はいずれも、上記正極板のうち、半円筒状に湾曲した正極板湾曲部、及び、上記負極板のうち、半円筒状に湾曲した負極板湾曲部が、上記セパレータのうち、半円筒状に湾曲したセパレータ湾曲部を介して積層されてなり、上記捲回軸に沿う軸線方向のうち第１方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記負極板湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置され、上記正極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置されてなる第１半円柱端部を有すると共に、上記軸線方向のうち上記第１方向とは逆の第２方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記正極板湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置され、上記負極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置されてなる第２半円柱端部を有し、上記電極体中央部は、上記軸線方向の上記第１方向側に位置し、２つの上記第１半円柱端部の間に位置する第１中央端部を有すると共に、上記軸線方向の上記第２方向側に位置し、２つの上記第２半円柱端部の間に位置する第２中央端部を有し、上記第１中央端部及び上記第２中央端部には、充填された絶縁材を有さず、上記第１半円柱端部は、いずれも、互いに離間して積層された上記正極板湾曲部同士の間に充填され、上記正極板湾曲部と上記負極板湾曲部のうち、上記第１方向の端に位置する第１方向側端部とを離間した状態に保持する第１絶縁体を有し、上記第２半円柱端部は、いずれも、互いに離間して積層された上記負極板湾曲部同士の間に充填され、上記負極板湾曲部と上記正極板湾曲部のうち、上記第２方向の端に位置する第２方向側端部とを離間した状態に保持する第２絶縁体を有してなる非水電解液二次電池である。
【０００８】
上述の電池では、第１半円柱端部はいずれも、互いに離間して積層された正極板湾曲部同士の間に充填され、正極板湾曲部と負極板湾曲部の第１方向側端部とを離間した状態に保持する第１絶縁体を有してなる。また、第２半円柱端部はいずれも、互いに離間して積層された負極板湾曲部同士の間に充填され、負極板湾曲部と正極板湾曲部の第２方向側端部とを離間した状態に保持する第２絶縁体を有してなる。このため、扁平捲回電極体が過熱状態となった場合において、たとえ半円柱状部でセパレータ（セパレータ湾曲部）が軸線方向に熱収縮して、正極板湾曲部と負極板湾曲部との間に隙間が生じた場合でも、第１半円柱端部及び第２半円柱端部において、正極板湾曲部と負極板湾曲部との間が保持されて、正極板と負極板とが接触して短絡するのを抑制できる。
過熱状態となった場合に、第１絶縁体或いは第２絶縁体がセパレータ湾曲部までも保持して、このセパレータ湾曲部の熱収縮を妨げ、上述の隙間が生じるのを防いで、正極板と負極板との接触を抑制することができる場合もある。
【０００９】
加えて、第１中央端部及び第２中央端部に、絶縁材を充填していないため、これら第１中央端部及び第２中央端部を通じて、電極体内に発生したガスを電極体の外部に容易に放出することができる。
【００１０】
なお、第１絶縁体や第２絶縁体をなす絶縁材としては、例えば、アクリル系やエポキシ系の接着剤や、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、シリカ、べーマイト等の絶縁性で５００℃以上の耐熱性を有するセラミックス粒子（粉末）を、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アクリル系樹脂等で結着した、絶縁性の組成物が挙げられる。
【００１１】
さらに、上述の非水電解液二次電池であって、前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体は、アルミナ粉末をポリフッ化ビニリデンで結着した組成物からなる非水電解液二次電池とすると良い。
【００１２】
アルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物は、高い耐熱性を有することが知られている（例えば、特開２００４−６３３４３号公報を参照）。
上述した電池では、第１絶縁体及び第２絶縁体がこのようなアルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物からなるので、同様に耐熱性が良好であり、電池が過熱状態（例えば、電池内の温度が１００℃以上となる状態）となった場合でも、第１半円柱端部における正極板湾曲部と負極板湾曲部の第１方向側端部とを離間した状態を、また、第２半円柱端部における負極板湾曲部と正極板湾曲部の第２方向側端部とを離間した状態を確実に保つことができる。従って、過熱状態となった場合でも、第１半円柱端部或いは第２半円柱端部で正極板と負極板とが接触して短絡することを確実に抑制できる。
【００１３】
さらに、上述のいずれかの非水電解液二次電池であって、帯状の前記正極板は、帯状の正極集電箔、及び、上記正極集電箔上に、この正極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された正極活物質層を有し、上記正極板の幅方向一方側に位置し、上記正極集電箔上に上記正極活物質層が積層された帯状の正電極部と、上記正極板の幅方向他方側に位置し、上記正極集電箔が露出した帯状の正極箔露出部と、を有してなり、帯状の前記負極板は、帯状の負極集電箔、及び、上記負極集電箔上に、この負極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された負極活物質層を有し、上記負極板の幅方向一方側に位置し、上記負極集電箔上に上記負極活物質層が積層された帯状の負電極部と、上記負極板の幅方向他方側に位置し、上記負極集電箔が露出した帯状の負極箔露出部と、を有してなり、前記扁平捲回電極体のうち、前記第１中央端部で上記正極箔露出部同士を重ねて正極集電部材と接合してなり、前記第２中央端部で上記負極箔露出部同士を重ねて負極集電部材と接合してなる非水電解液二次電池とすると良い。
【００１４】
この電池では、第１中央端部で絶縁材に妨げられることなく、正極箔露出部同士を重ねて正極集電部材と接合している。また、第２中央端部で絶縁材に妨げられることなく、負極箔露出部同士を重ねて負極集電部材と接合している。このため、適切に第１中央端部から正極側の集電を、第２中央端部から負極側の集電を行うことができる。
【００１５】
なお、正極集電箔及び負極集電箔はいずれも、導電性を有する薄板状のものであれば良く、正極集電箔としては、例えば、アルミニウム等の金属箔が、負極集電箔としては、例えば、銅等の金属箔が、それぞれ挙げられる。
【００１６】
或いは、前述のいずれかの非水電解液二次電池を搭載し、この非水電解液二次電池に蓄えた電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両とすると良い。
上述の車両は、短絡を抑制した非水電解液二次電池を搭載しているので、安定性の高い車両とすることができる。
【００１７】
なお、車両としては、電池による電気エネルギを動力源の全部又は一部に使用する車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１，変形形態にかかる電池の斜視図である。
【図２】実施形態１，変形形態にかかる電池の断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
【図３】実施形態１，変形形態の正極板の斜視図である。
【図４】実施形態１，変形形態の負極板の斜視図である。
【図５】実施形態１，変形形態にかかる電池の断面図（図２のＢ−Ｂ断面）である。
【図６】実施形態１，変形形態にかかる電池の断面図（図２のＣ−Ｃ断面）である。
【図７】実施形態１，変形形態にかかる電池の部分拡大端面図（図６のＦ部）である。
【図８】実施形態１，変形形態にかかる電池の部分拡大端面図（図６のＧ部）である。
【図９】実施形態１，変形形態にかかる電池の、過熱状態における説明図である。
【図１０】実施形態１，変形形態にかかる電池の製造方法（第１絶縁体及び第２絶縁体の形成方法）についての説明図である。
【図１１】実施形態２にかかる車両についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
次に、本実施形態１にかかる電池１について、図面を参照しつつ説明する。図１に電池１の斜視図を、図２に電池１の断面図（図１のＡ−Ａ断面）を、図５に電池１の断面図（図２のＢ−Ｂ断面）を、図６に電池１の断面図（図２のＣ−Ｃ断面）をそれぞれ示す。
この電池１は、帯状の正極板２０と帯状の負極板３０とを帯状のセパレータ４０を介して捲回軸ＡＸの周りに捲回してなり、横断面ＣＳが扁平な長円形状とされてなる捲回型の電極体１０と、この電極体１０を収容する電池ケース８０とを備えるリチウムイオン二次電池である（図１，２参照）。
また、この電池１は、電極体１０の、後述する２つの第１半円柱端部１０ＥＡ，１０ＥＡ、及び、２つの第２半円柱端部１０ＥＢ，１０ＥＢに、５００℃以上の耐熱性を有するセラミックス粒子であるアルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成の絶縁材からなる絶縁体（第１絶縁体５１，第２絶縁体５２）を充填している。
なお、この電池１は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の混合有機溶媒（体積比がＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３：３：４）に、１ｍｏｌ／ｌの溶質（ＬｉＰＦ6）を添加してなる電解液（図示しない）を電池ケース８０内に収容している。
【００２０】
この電池１の電池ケース８０は、共にアルミニウム製の電池ケース本体８１及び封口蓋８８を有する。なお、この電池ケース８０と電極体１０との間には、樹脂からなり、電池ケース本体８１に沿う箱状に折り曲げた絶縁フィルム（図示しない）が介在させてある。
このうち電池ケース本体８１は有底矩形筒形である。即ち、細長矩形平板状のケース底部８２、及び、このケース底部８２の四方の縁から、垂直に立ち上がる４つのケース壁部８３（８３Ａ〜８３Ｄ）からなる（図１参照）。このケース壁部８３は、ケース底部８２の２つの長辺の縁からそれぞれ垂直に立ち上がる第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂと、ケース壁部８２の２つの短辺の縁からそれぞれ垂直に立ち上がる第３ケース壁部８３Ｃ及び第４ケース壁部８３Ｄとからなる。
このうち、第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂは、互いに平行に配置され、電極体１０の中央部１０Ｃ（後述）に当接し、この中央部１０Ｃを挟む（図２参照）。
【００２１】
また、封口蓋８８は矩形板状であり、電池ケース本体８１の開口を閉塞して、この電池ケース本体８１に溶接されている。この封口蓋８８には、電極体１０と接続している正極集電部材９１及び負極集電部材９２のうち、それぞれ先端側に位置する正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａが貫通しており、図１中、上方に向く蓋表面８８ａから突出している。これら正極端子部９１Ａ及び負極端子部９２Ａと封口蓋８８との間には、それぞれ絶縁性の樹脂からなる絶縁部材９５が介在し、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋８８には矩形板状の安全弁９７も封着されている。
【００２２】
また、電極体１０のうち、薄板帯状の正極板２０は、図３に示すように、帯状でアルミニウムからなるアルミニウム箔２８と、このアルミニウム箔２８の両主面上に、その長手方向ＤＬに延びる帯状に形成された正極活物質層２１，２１とを有している。この正極板２０は、幅方向ＤＷの一方側に位置し、アルミニウム箔２８上に正極活物質層２１が積層された帯状の正電極部２０Ｓと、幅方向ＤＷ他方側に位置し、アルミニウム箔２８が露出した帯状のアルミ箔露出部２０Ｔとを含む（図３参照）。
一方、薄板帯状の負極板３０は、図４に示すように、帯状で銅製の銅箔３８と、この銅箔３８の両主面上に、その長手方向ＤＬに延びる帯状に形成された負極活物質層３１，３１とを有している。この負極板３０は、幅方向ＤＷの一方側に位置し、銅箔３８上に負極活物質層３１が積層された帯状の負電極部３０Ｓと、幅方向ＤＷ他方側に位置し、銅箔３８が露出した帯状の銅箔露出部３０Ｔとを含む（図４参照）。
【００２３】
なお、電極体１０では、正極活物質層２１よりも対向する負極活物質層３１が小さいと、或いは、同じ大きさであると、電池１を使用した場合に、正極活物質層２１の外周縁部分から放出されたリチウムイオンが負極活物質層３１の外周縁付近に集中して届き、金属リチウムが析出してしまう。そこで、これを防止するため、負極活物質層３１の面積を正極活物質層２１の面積よりも大きくし、かつ、正極板２０の正極活物質層２１は、いずれの箇所も負極活物質層３１と対向するように配置している。従って、逆に、負極板３０の負極活物質層３１は、正極活物質層２１と対向する負極対向部３１Ｆのほか、その周縁に位置し正極活物質層２１とは対向しない負極非対向部３１Ｎを含むことになる（図４参照）。
【００２４】
また、帯状で多孔質のセパレータ４０は、ポリエチレンを２層のポリプロピレンの間に挟んでなる三層型である。このセパレータ４０は、負極板３０の負極活物質層３１よりも幅広とされ、電極体１０において、正極板２０の正電極部２０Ｓ及びアルミ箔露出部２０Ｔの一部と、負極板３０の負電極部３０Ｓとの間に介在し、正極板２０と負極板３０との間での短絡の発生を防止している。
【００２５】
上述の電極体１０は、長円形状の横断面ＣＳの長径方向ＤＡ（図２中、上下方向）について、中央に位置する中央部１０Ｃと、電極体１０の横断面ＣＳにおける長径方向ＤＡの両端にそれぞれ位置し、半円柱状をなす２つの半円柱状部１０Ｅ，１０Ｅとからなる。
【００２６】
このうち、中央部１０Ｃは、正極板２０，負極板３０及びセパレータ４０のうち、この中央部１０Ｃをなす、正極板中央部２０Ｃ、負極板中央部３０Ｃ及びセパレータ中央部４０Ｃからなる。これら正極板中央部２０Ｃ、負極板中央部３０Ｃ及びセパレータ中央部４０Ｃは、図２に示すように、短径方向ＤＢ（図２中、左右方向）に互いに当接して積層されている。
この中央部１０Ｃは、図２のＢ−Ｂ断面である図５に示すように、軸線方向ＤＸ（図５中、左右方向）のうち第１方向ＤＸ１側（図５中、左側）に位置する第１中央端部１０ＣＡ、及び、軸線方向ＤＸのうち、第１方向ＤＸ１とは反対の第２方向ＤＸ２側（図５中、右側）に位置する第２中央端部１０ＣＢを有している。
【００２７】
このうち、第１中央端部１０ＣＡでは、複数のアルミ箔露出部２０Ｔ，２０Ｔ同士が、後述する第１絶縁体５１のほか、正極活物質層２１、負極板３０、セパレータ４０を介することなく積層されている（図５参照）。そして、これら複数のアルミ箔露出部２０Ｔ，２０Ｔは、第１方向ＤＸ１の先端部分で、短径方向ＤＢ（図５中、上下方向）に重ねられて、正極集電部材９１と接合している。
また、第２中央端部１０ＣＢでは、複数の銅箔露出部３０Ｔ，３０Ｔ同士が、後述する第２絶縁体５２のほか、負極活物質層３１、正極板２０、セパレータ４０を介することなく積層されている（図５参照）。これら複数の銅箔露出部３０Ｔ，３０Ｔは、第２方向ＤＸ２の先端部分で、短径方向ＤＢ（図５中、上下方向）に重ねられて、負極集電部材９２と接合している。
なお、図５に示すように、第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢは、充填された絶縁材（例えば、後述する第１半円柱端部１０ＥＡが有する第１絶縁体５１）を有していない。
【００２８】
一方、半円柱状部１０Ｅは、正極板２０のうち半円筒状に湾曲した正極板湾曲部２０Ｅ、及び、負極板３０のうち半円筒状に湾曲した負極板湾曲部３０Ｅが、セパレータ４０のうち半円筒状に湾曲したセパレータ湾曲部４０Ｅを介して積層されてなる（図２参照）。
【００２９】
また、この半円柱状部１０Ｅは、図２のＣ−Ｃ断面である図６に示すように、軸線方向ＤＸのうち第１方向ＤＸ１側の第１半円柱端部１０ＥＡ、及び、軸線方向ＤＸのうち第２方向ＤＸ２側の第２半円柱端部１０ＥＢを有している。
このうち第１半円柱端部１０ＥＡは、図６中のＦ部の部分拡大断面図である図７に示すように、正極板湾曲部２０Ｅのうち第１方向ＤＸ１側の端部（第１正極湾曲端部２０ＥＡ）、負極板湾曲部３０Ｅのうち第１方向ＤＸ１側の端部（第１負極湾曲端部３０ＥＡ）、及び、セパレータ湾曲部４０Ｅのうち第１方向ＤＸ１側の端部（第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡ）からなる。この第１半円柱端部１０ＥＡは、セパレータ湾曲部４０Ｅが負極板湾曲部３０Ｅ（第１負極湾曲端部３０ＥＡ）よりも第１方向ＤＸ１側にまで配置され、正極板湾曲部２０Ｅ（第１正極湾曲端部２０ＥＡ）がセパレータ湾曲部４０Ｅ（第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡ）よりも第１方向ＤＸ１側にまで配置されている（図７参照）。
この第１半円柱端部１０ＥＡの第１正極湾曲端部２０ＥＡは、正極活物質層２１の第１方向側の第１正極層端部２１ＥＡと、前述したアルミ箔露出部２０Ｔとからなる。また、第１負極湾曲端部３０ＥＡは、負極活物質層３１の第１方向ＤＸ１側の第１負極層端部３１ＥＡと、銅箔３８の第１方向ＤＸ１側の銅箔端部３８ＥＡとからなる。
【００３０】
なお、この第１半円柱端部１０ＥＡでは、互いに積層された正極板湾曲部２０Ｅ同士の間に、前述した絶縁材からなる第１絶縁体５１が充填されている（図６，７参照）。この第１絶縁体５１は、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する。具体的には、この第１絶縁体５１は、第１正極湾曲端部２０ＥＡをなすアルミ箔露出部２０Ｔ，２０Ｔ同士の間に充填され、第１正極層端部２１ＥＡ、第１負極湾曲端部３０ＥＡをなす第１負極層端部３１ＥＡ，第１銅箔端部３８ＥＡ、及び、第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡにも接して、これらを保持している（図７参照）。なお、この第１絶縁体５１は、後に詳述するが、セパレータ湾曲部４０Ｅが熱収縮した場合でも、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する。
【００３１】
一方、第２半円柱端部１０ＥＢは、図６中のＧ部の部分拡大断面図である図８に示すように、正極板湾曲部２０Ｅのうち第２方向ＤＸ２側の端部（第２正極湾曲端部２０ＥＢ）、負極板湾曲部３０Ｅのうち第２方向ＤＸ２側の端部（第２負極湾曲端部３０ＥＢ）、及び、セパレータ湾曲部４０Ｅのうち第２方向ＤＸ２側の端部（第２セパレータ湾曲端部４０ＥＢ）からなる。第２半円柱端部１０ＥＢは、セパレータ湾曲部４０Ｅが正極板湾曲部２０Ｅ（第２正極湾曲端部２０ＥＢ）よりも第２方向ＤＸ２側にまで配置され、負極板湾曲部３０Ｅ（第２負極湾曲端部３０ＥＢ）がセパレータ湾曲部４０Ｅ（第２セパレータ湾曲端部４０ＥＢ）よりも第２方向ＤＸ２側にまで配置されている（図８参照）。
この第２半円柱端部１０ＥＢの第２正極湾曲端部２０ＥＢは、正極活物質層２１の第２方向側の第２正極層端部２１ＥＢと、アルミニウム箔２８の第２方向ＤＸ２側のアルミ箔端部２８ＥＢとからなる。また、第２負極湾曲端部３０ＥＢは、負極活物質層３１の第２方向ＤＸ２側の第２負極層端部３１ＥＡと、前述した銅箔露出部３０Ｔとからなる。
【００３２】
なお、この第２半円柱端部１０ＥＢでは、互いに積層された負極板湾曲部３０Ｅ同士の間に、第１半円柱端部１０ＥＡと同様の絶縁材からなる第２絶縁体５２を充填している（図６，８参照）。この第２絶縁体５２は、負極板湾曲部３０Ｅと正極板湾曲部２０Ｅの第２正極湾曲端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する。具体的には、この第２絶縁体５２は、第２負極湾曲端部３０ＥＢをなす２つの銅箔露出部３０Ｔ，３０Ｔ同士の間に充填され、第２負極層端部３１ＥＢ、第２正極湾曲端部２０ＥＢをなす第２正極層端部２１ＥＢ，第２アルミ箔端部２８ＥＢ、及び、第２セパレータ湾曲端部４０ＥＢにも接して、これらを保持している（図８参照）。なお、この第２絶縁体５２もまた、第１絶縁体５１と同様、セパレータ湾曲部４０Ｅが熱収縮した場合でも、負極板湾曲部３０Ｅと正極板湾曲部２０Ｅの第２正極湾曲端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する。
【００３３】
ところで、本発明者らは、本実施形態１にかかる電池１が過熱状態となった際に、この電池１の電極体１０において、正極板２０と負極板３０とが短絡するか否かを調査した。
具体的には、上述の電池１に加熱試験を施した。この加熱試験では、まず、電池ケース８０の第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂを、金属製の２枚のエンドプレートで圧縮した電池１（充電状態をＳＯＣ８０％に調整済）を恒温槽内に配置して、恒温槽の槽内温度を５℃／分の速度で１６０℃まで昇温させた。そして、槽内温度が１６０℃に達したところで、槽内温度を６０分間保持させた。なお、試験中の電池１の電池温度及び端子間電圧を別途測定した。
また、比較例として、電極体の第１半円柱端部及び第２半円柱端部に第１絶縁体及び第２絶縁体を有しない点以外は、電池１と同様の比較電池Ｃ１を用意して、電池１と同様にして加熱試験を実施した。
【００３４】
上述の加熱試験の結果、比較電池Ｃ１では、加熱試験後の端子間電圧が著しく低下した（試験後の端子間電圧はほぼ０Ｖ）。このことから、加熱試験によって、比較電池Ｃ１で短絡が発生したことが判る。また、試験中に電池温度が、恒温槽の槽内温度の最高値（１６０℃）よりも高い、２２５℃まで上昇した。これは、試験中に短絡が発生して、これに伴う発熱によって電池温度が恒温槽の槽内温度よりも高くなったためと考えられ、短絡発生が裏付けられる。
一方、電池１では、加熱試験中に端子間電圧の著しい低下は確認できなかった。また、試験中の電池温度は、恒温槽の温度と同様に変化し、最高温度も１６０℃であった。これらから、電池１では、加熱試験によって短絡が発生しなかったことが判る。
【００３５】
このような結果となった理由として以下が考えられる。即ち、電池１及び比較電池Ｃ１の半円柱状部には外部からの押圧力がかからない。このため、この半円柱状部におけるセパレータ湾曲部には、正極板及び負極板が十分には圧接して拘束していないため、加熱試験での高温で熱収縮しようとする。
このため、絶縁体（第１絶縁体５１，第２絶縁体５２）のない比較電池Ｃ１では、セパレータ湾曲部が収縮した半円柱状部において、正極板（正極板湾曲部）と負極板（負極板湾曲部）との間にセパレータが介在しない部分が生じ、この部分で正極板湾曲部と負極板湾曲部とが接触して短絡したと考えられる。
一方、電池１では、たとえセパレータ湾曲部４０Ｅが収縮したとしても、半円柱状部１０Ｅの第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢにそれぞれ充填された第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２が、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅとを離間した状態に保持している。また、第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２により、セパレータ湾曲部４０Ｅも保持されて、このセパレータ湾曲部４０Ｅの収縮をも抑制して、隙間の発生を防止した場合もあると考えられる。
【００３６】
例えば、加熱試験で過熱状態に相当する高温とした電池１の第１半円柱端部１０ＥＡにおいて、セパレータ湾曲部４０Ｅが軸線方向ＤＸに熱収縮したために、正極板湾曲部２０Ｅにおける正極活物質層２１と、負極板湾曲部３０Ｅにおける負極活物質層３１との間で、これらの厚み方向ＤＴにセパレータ湾曲部４０Ｅが介在しない空間Ｓが生じた場合について考える（図９参照）。この場合でも、絶縁体５１が、アルミ箔露出部２０Ｔ同士のほか、第１正極層端部２１ＥＡ、第１負極層端部３１ＥＡ及び第１銅箔端部３８ＥＡからなる第１負極湾曲端部３０ＥＡに接してこれらを保持している。このため、正極板湾曲部２０Ｅと、負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡ（負極活物質層３１）とが互いに接触するように移動するのを防いでいる。従って、電池１が短絡するのを防止することができる。
また、第１絶縁体５１がセパレータ湾曲部４０Ｅの端部（第１セパレータ湾曲端部４０ＥＡ）に接着して保持し、このセパレータ湾曲部４０Ｅが熱収縮するのを抑制することも期待できる。
なお、電池１の第２半円柱端部１０ＥＢにおいても、充填した第２絶縁体５２により、上述した第１半円柱端子１０ＥＡと同様の作用効果が得られる。
かくして、第１半円柱端部１０ＥＡに第１絶縁体５１を、第２半円柱端部１０ＥＢに第２絶縁体５２をそれぞれ充填してなる電池１では、加熱試験によって短絡が発生しなかったと考えられる。
【００３７】
このように、本実施形態１にかかる電池１では、第１半円柱端部１０ＥＡ，１０ＥＡはいずれも、互いに離間して積層された正極板湾曲部２０Ｅ，２０Ｅ同士の間に充填され、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅの第１負極湾曲端部３０ＥＡとを離間した状態に保持する第１絶縁体５１を有してなる。また、第２半円柱端部１０ＥＢ，１０ＥＢはいずれも、互いに離間して積層された負極板湾曲部３０Ｅ，３０Ｅ同士の間に充填され、負極板湾曲部３０Ｅと正極板湾曲部２０Ｅの第２正極湾曲端部２０ＥＢとを離間した状態に保持する第２絶縁体５２を有してなる。このため、電池１の電極体１０が過熱状態となった場合において、たとえ半円柱状部１０Ｅでセパレータ湾曲部４０Ｅが軸線方向ＤＡに熱収縮して空間Ｓが生じた場合でも（図９参照）、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢにおいて、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅとの間が保持されて、正極板２０（正極板湾曲部２０Ｅ）と負極板３０（負極板湾曲部３０Ｅ）とが接触して短絡するのを抑制できる。
【００３８】
加えて、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢとは異なり、第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢに、絶縁材を充填していないため、これら第１中央端部１０ＣＡ及び第２中央端部１０ＣＢを通じて、電極体１０内に発生したガスを電極体１０の外部に容易に放出することができる。
【００３９】
また、本実施形態１にかかる電池１では、第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２がアルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物からなるので、耐熱性が良好である。このため、電池１が過熱状態となった場合でも、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢにおいて、正極板湾曲部２０Ｅと負極板湾曲部３０Ｅとを離間した状態を確実に保つことができる。従って、過熱状態となった場合でも、第１半円柱端部１０ＥＡ或いは第２半円柱端部１０ＥＢで正極板２０と負極板３０とが接触して短絡することを確実に抑制できる。
【００４０】
また、本実施形態１の電池１では、第１中央端部１０ＣＡで絶縁材に妨げられることなく、アルミ箔露出部２０Ｔ同士を重ねて正極集電部材９１と接合している。また、第２中央端部１０ＣＢで絶縁材に妨げられることなく、銅箔露出部３０Ｔ同士を重ねて負極集電部材９２と接合している。このため、適切に第１中央端部１０ＣＡから正極側の集電を、第２中央端部１０ＣＢから負極側の集電を行うことができる。
【００４１】
次に、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について説明する。
まず、正極板２０を作製する。具体的には、正極活物質粒子、結着剤及び導電剤を溶媒中で混練してできたペースト（図示しない）を、帯状のアルミニウム箔２８の両主面に塗布し、その後、ペーストを乾燥させた。なお、ペーストは、アルミニウム箔２８の長手方向に延びる一方の側縁側を帯状に空けて、アルミニウム箔２８の両主面に塗布される。
さらに、図示しないロールプレスで、アルミニウム箔２８の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮し、正極活物質層２１，２１を有する正極板２０を作製した（図３参照）。
【００４２】
一方、負極板３０を作製する。具体的には、負極活物質粒子及び結着剤を溶媒中で混練してできたペースト（図示しない）を、帯状の銅箔３８の両主面に塗布し、その後、ペーストを乾燥させた。なお、ペーストは、銅箔３８の長手方向に延びる一方の側縁側を帯状に空けて、銅箔３８の両主面に塗布される。
さらに、図示しないロールプレスで、銅箔３８の両主面上で乾燥させたペーストを圧縮し、負極活物質層３１，３１を有する負極板３０を作製した（図４参照）。
【００４３】
上述のように作製した正極板２０及び負極板３０を、前述した２つの帯状のセパレータ４０，４０と共に捲回し、電極体１０とする。具体的には、捲回軸ＡＸを中心に径方向の外側に向かって、セパレータ４０、負極板３０、セパレータ４０、正極板２０の順に重ねた状態で捲回する。
このようにして、正極板２０、負極板３０及びセパレータ４０を、巻芯材の周りに捲回した後、巻芯材を捲回体の中心から抜き外した。そして、この捲回体を押し潰し、図２に示す、横断面ＣＳが扁平な形状に捲回してなる電極体１０を製造する（図１，２参照）。
【００４４】
次いで、上述の電極体１０の第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢ内に第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２をそれぞれ充填する。
まず、電極体１０の中央部１０Ｃを、金属製の２枚のエンドプレートＥＰ，ＥＰを用いて挟持する。これにより、電極体１０を、電池１において、電池ケース８０の第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂに挟まれて拘束されるのと同様に、中央部１０Ｃを拘束する。
【００４５】
次に、２枚のエンドプレートＥＰ，ＥＰで挟んだ状態の電極体１０の半円柱状部１０Ｅを、スラリーＳＬ１に片側ずつ浸漬する（図１０参照）。
このスラリーＳＬ１は、アルミナ粉末及びＰＶＤＦをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に投入して、超音波分散機（Ｍテクニック社製クレアミックス）を用いて、２０分間混練してできたものである。なお、このスラリーＳＬ１の固形分率を５０％、アルミナ粉末及びＰＶＤＦの重量比をアルミナ粉末：ＰＶＤＦ＝９５：５としてある。
このスラリーＳＬ１に両方の半円柱状部１０Ｅ，１０Ｅを浸漬した後、熱風乾燥機を用いて、第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢからそれぞれ溶媒（ＮＭＰ）を除去した。
かくして、電極体１０のいずれの第１半円柱端部１０ＥＡにおいても、正極板湾曲部２０Ｅ，２０Ｅ同士間に第１絶縁体５１が、また、いずれの第２半円柱端部１０ＥＢにおいても、負極板湾曲部３０Ｅ，３０Ｅ同士間に第２絶縁体５２が、それぞれ充填される。
【００４６】
電極体１０からエンドプレートＥＰを取り外した後、電極体１０の第１中央端部１０ＣＡにおいて、正極板２０のアルミ箔露出部２０Ｔに正極集電部材９１を、第２中央端部１０ＣＢにおいて、負極板３０の銅箔露出部３０Ｔに負極集電部材９２をそれぞれ溶接した。そして、正極集電部材９１，負極集電部材９２を接続した電極体１０を電池ケース本体８１に挿入し、電解液を注入後、封口蓋８８で電池ケース本体８１を溶接で封口する。かくして、電池１ができあがる（図１，２参照）。
【００４７】
（変形形態）
次に、本発明の変形形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、本変形形態にかかる電池１０１は、第１絶縁体１５１及び第２絶縁体１５２が、アルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物ではなく、アクリル系接着剤を乾燥してなる絶縁材からなる点で、上述した実施形態１とは異なる。
【００４８】
また、この電池１０１が過熱状態となった際の短絡の有無について、前述した加熱試験を行って調査したところ、この電池１０１では、加熱試験中に端子間電圧の著しい低下は確認できなかった。また、この電池１０１の試験中の電池温度は、恒温槽の温度と同様に変化し、最高温度も１６０℃であったことから、本変形形態にかかる電池１０１でも、加熱試験によって短絡が発生しなかったことが判る。
【００４９】
次に、本変形形態にかかる電池１０１の製造方法について説明する。
まず、前述した実施形態１と同様にして、電極体１０を製造する（図１，２参照）。次いで、上述の電極体１０の第１半円柱端部１０ＥＡ及び第２半円柱端部１０ＥＢに絶縁材ＧＸ２をそれぞれ充填する。
但し、この電池１０１を製造する際、アクリル系樹脂をＮＭＰに投入して混練したスラリーＳＬ２（固形分率が１０％）の浸漬、及び、溶媒の除去を複数回繰り返す点で、実施形態１と異なる。
【００５０】
（実施形態２）
本実施形態２にかかる車両２００は、前述した電池１を複数含むバッテリパック２１０を搭載したものである。具体的には、図１１に示すように、車両２００は、エンジン２４０、フロントモータ２２０及びリアモータ２３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両２００は、車体２９０、エンジン２４０、これに取り付けられたフロントモータ２２０、リアモータ２３０、ケーブル２５０、インバータ２６０、及び、矩形箱形状のバッテリパック２１０を有している。なお、バッテリパック２１０内の複数の電池１，１（又は、電池１０１，１０１）は、隣りあう電池１，１（又は電池１０１，１０１）同士の間に、第１ケース壁部８３Ａ，第２ケース壁部８３Ｂに平行な通風路を有する板状の通風部材（図示しない）をそれぞれ介在させながら積層されている。また、これら電池１，１（又は電池１０１，１０１）を積層する方向の両端側には、これら電池１，１（又は電池１０１，１０１）を挟持する２つのエンドプレート（図示しない）を配置している。このため、各電池１，１（又は電池１０１，１０１）は、第１ケース壁部８３Ａ及び第２ケース壁部８３Ｂを通じて、中央部１０Ｃが圧縮されている。
【００５１】
本実施形態２にかかる車両２００は、短絡を抑制した電池１（又は電池１０１）を搭載しているので、安定性の高い車両２００とすることができる。
【００５２】
以上において、本発明を実施形態１、実施形態２及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１では、第１絶縁体５１及び第２絶縁体５２をなす絶縁材として、アルミナ粉末をＰＶＤＦで結着した組成物を示したが、アルミナに代えて、例えば、マグネシア、ジルコニア、シリカ、ベーマイト等の絶縁性のセラミックス粒子（粉末）を用いても良い。
また、変形形態では、アクリル系接着剤からなる第１絶縁体１５１及び第２絶縁体１５２を有する電池を示したが、例えば、エポキシ系接着剤からなる第１絶縁体及び第２絶縁体を有する電池としても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１，１０１ 電池（非水電解液二次電池）
１０ 電極体（扁平捲回電極体）
１０Ｃ 中央部（電極体中央部）
１０ＣＡ 第１中央端部
１０ＣＢ 第２中央端部
１０Ｅ 半円柱状部
１０ＥＡ 第１半円柱端部
１０ＥＢ 第２半円柱端部
２０ 正極板
２０Ｅ 正極板湾曲部
２０ＥＢ 第２正極湾曲端部（（正極板湾曲部の）第２方向側端部）
２０Ｓ 正電極部
２０Ｔ アルミ箔露出部（正極箔露出部）
２１ 正極活物質層
２８ アルミニウム箔（正極集電箔）
３０ 負極板
３０Ｅ 負極板湾曲部
３０ＥＡ 第１負極湾曲端部（（負極板湾曲部の）第１方向側端部）
３０Ｓ 負電極部
３０Ｔ 銅箔露出部（負極箔露出部）
３１ 負極活物質層
３８ 銅箔（負極集電箔）
４０ セパレータ
４０Ｅ セパレータ湾曲部
５１ 第１絶縁体
５２ 第２絶縁体
８０ 電池ケース
８３Ａ 第１ケース壁部（当接壁部）
８３Ｂ 第２ケース壁部（当接壁部）
２００ 車両
ＡＸ 捲回軸
ＣＳ 横断面
ＤＡ 長径方向
ＤＬ 長手方向
ＤＴ 厚み方向
ＤＷ 幅方向
ＤＸ 軸線方向
ＤＸ１ 第１方向
ＤＸ２ 第２方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回軸の周りに捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体と、
上記扁平捲回電極体を収容してなる電池ケースと、を備える
非水電解液二次電池であって、
上記扁平捲回電極体は、
上記長円形状の横断面の長径方向について、中央部分に位置する電極体中央部と、
上記長径方向の端部にそれぞれ位置し半円柱状をなす半円柱状部と、からなり、
上記電池ケースは、
互いに平行に配置され、上記電極体中央部に当接してこれを挟む、一対の当接壁部を有し、
上記半円柱状部はいずれも、
上記正極板のうち、半円筒状に湾曲した正極板湾曲部、及び、
上記負極板のうち、半円筒状に湾曲した負極板湾曲部が、
上記セパレータのうち、半円筒状に湾曲したセパレータ湾曲部を介して積層されてなり、
上記捲回軸に沿う軸線方向のうち第１方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記負極板湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置され、上記正極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置されてなる第１半円柱端部を有すると共に、
上記軸線方向のうち上記第１方向とは逆の第２方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記正極板湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置され、上記負極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置されてなる第２半円柱端部を有し、
上記電極体中央部は、
上記軸線方向の上記第１方向側に位置し、２つの上記第１半円柱端部の間に位置する第１中央端部を有すると共に、
上記軸線方向の上記第２方向側に位置し、２つの上記第２半円柱端部の間に位置する第２中央端部を有し、
上記第１中央端部及び上記第２中央端部には、充填された絶縁材を有さず、
上記第１半円柱端部は、いずれも、
互いに離間して積層された上記正極板湾曲部同士の間に充填され、
上記正極板湾曲部と上記負極板湾曲部のうち、上記第１方向の端に位置する第１方向側端部とを離間した状態に保持する第１絶縁体を有し、
上記第２半円柱端部は、いずれも、
互いに離間して積層された上記負極板湾曲部同士の間に充填され、
上記負極板湾曲部と上記正極板湾曲部のうち、上記第２方向の端に位置する第２方向側端部とを離間した状態に保持する第２絶縁体を有してなる
非水電解液二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の非水電解液二次電池であって、
前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体は、
アルミナ粉末をポリフッ化ビニリデンで結着した組成物からなる
非水電解液二次電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池であって、
帯状の前記正極板は、
帯状の正極集電箔、及び、上記正極集電箔上に、この正極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された正極活物質層を有し、
上記正極板の幅方向一方側に位置し、上記正極集電箔上に上記正極活物質層が積層された帯状の正電極部と、上記正極板の幅方向他方側に位置し、上記正極集電箔が露出した帯状の正極箔露出部と、を有してなり、
帯状の前記負極板は、
帯状の負極集電箔、及び、上記負極集電箔上に、この負極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された負極活物質層を有し、
上記負極板の幅方向一方側に位置し、上記負極集電箔上に上記負極活物質層が積層された帯状の負電極部と、上記負極板の幅方向他方側に位置し、上記負極集電箔が露出した帯状の負極箔露出部と、を有してなり、
前記扁平捲回電極体のうち、前記第１中央端部で上記正極箔露出部同士を重ねて正極集電部材と接合してなり、前記第２中央端部で上記負極箔露出部同士を重ねて負極集電部材と接合してなる
非水電解液二次電池。
【請求項１】
帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して捲回軸の周りに捲回してなり、横断面が扁平な長円形状とされてなる扁平捲回電極体と、
上記扁平捲回電極体を収容してなる電池ケースと、を備える
非水電解液二次電池であって、
上記扁平捲回電極体は、
上記長円形状の横断面の長径方向について、中央部分に位置する電極体中央部と、
上記長径方向の端部にそれぞれ位置し半円柱状をなす半円柱状部と、からなり、
上記電池ケースは、
互いに平行に配置され、上記電極体中央部に当接してこれを挟む、一対の当接壁部を有し、
上記半円柱状部はいずれも、
上記正極板のうち、半円筒状に湾曲した正極板湾曲部、及び、
上記負極板のうち、半円筒状に湾曲した負極板湾曲部が、
上記セパレータのうち、半円筒状に湾曲したセパレータ湾曲部を介して積層されてなり、
上記捲回軸に沿う軸線方向のうち第１方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記負極板湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置され、上記正極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第１方向側にまで配置されてなる第１半円柱端部を有すると共に、
上記軸線方向のうち上記第１方向とは逆の第２方向側に位置し、上記セパレータ湾曲部が上記正極板湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置され、上記負極板湾曲部が上記セパレータ湾曲部よりも上記第２方向側にまで配置されてなる第２半円柱端部を有し、
上記電極体中央部は、
上記軸線方向の上記第１方向側に位置し、２つの上記第１半円柱端部の間に位置する第１中央端部を有すると共に、
上記軸線方向の上記第２方向側に位置し、２つの上記第２半円柱端部の間に位置する第２中央端部を有し、
上記第１中央端部及び上記第２中央端部には、充填された絶縁材を有さず、
上記第１半円柱端部は、いずれも、
互いに離間して積層された上記正極板湾曲部同士の間に充填され、
上記正極板湾曲部と上記負極板湾曲部のうち、上記第１方向の端に位置する第１方向側端部とを離間した状態に保持する第１絶縁体を有し、
上記第２半円柱端部は、いずれも、
互いに離間して積層された上記負極板湾曲部同士の間に充填され、
上記負極板湾曲部と上記正極板湾曲部のうち、上記第２方向の端に位置する第２方向側端部とを離間した状態に保持する第２絶縁体を有してなる
非水電解液二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の非水電解液二次電池であって、
前記第１絶縁体及び前記第２絶縁体は、
アルミナ粉末をポリフッ化ビニリデンで結着した組成物からなる
非水電解液二次電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池であって、
帯状の前記正極板は、
帯状の正極集電箔、及び、上記正極集電箔上に、この正極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された正極活物質層を有し、
上記正極板の幅方向一方側に位置し、上記正極集電箔上に上記正極活物質層が積層された帯状の正電極部と、上記正極板の幅方向他方側に位置し、上記正極集電箔が露出した帯状の正極箔露出部と、を有してなり、
帯状の前記負極板は、
帯状の負極集電箔、及び、上記負極集電箔上に、この負極集電箔の長手方向に延びる帯状に形成された負極活物質層を有し、
上記負極板の幅方向一方側に位置し、上記負極集電箔上に上記負極活物質層が積層された帯状の負電極部と、上記負極板の幅方向他方側に位置し、上記負極集電箔が露出した帯状の負極箔露出部と、を有してなり、
前記扁平捲回電極体のうち、前記第１中央端部で上記正極箔露出部同士を重ねて正極集電部材と接合してなり、前記第２中央端部で上記負極箔露出部同士を重ねて負極集電部材と接合してなる
非水電解液二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０４１７９（Ｐ２０１２−２０４１７９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８５１９（Ｐ２０１１−６８５１９）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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