非水電解質二次電池
【課題】正極活物質層のエッジ部分を絶縁テープで被覆するが、このエッジ部分の厚さが厚くならないようにすると共に正極活物質層のエッジ部分で副反応が生成しないようにし、それによって正極活物質層のエッジ部分での短絡故障の発生を抑制すると共に保存特性に優れる非水電解質二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明の非水電解質二次電池の正極極板１１Ａは、集電タブ１１ａ、金属箔の露出部１１ｆ及び金属箔の露出部１１ｆに隣接する正極活物質層１１ｂの表面が絶縁テープ２５ａで被覆されており、前記絶縁テープ２５ａは糊材層２６の形成領域と未形成領域とを有し、前記正極活物質層１１ｂの表面は前記絶縁テープ２５ａの糊材層２６の未形成領域で被覆されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明の非水電解質二次電池の正極極板１１Ａは、集電タブ１１ａ、金属箔の露出部１１ｆ及び金属箔の露出部１１ｆに隣接する正極活物質層１１ｂの表面が絶縁テープ２５ａで被覆されており、前記絶縁テープ２５ａは糊材層２６の形成領域と未形成領域とを有し、前記正極活物質層１１ｂの表面は前記絶縁テープ２５ａの糊材層２６の未形成領域で被覆されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に関し、更に詳しくは、集電タブの形成領域が絶縁テープで覆われて保護されている正極極板を有する非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に代表される携帯端末などの各種の電子機器などにおいては、その電源として様々なタイプの電池が使用されている。加えて、近年の環境保護運動の高まりを背景として二酸化炭素ガス等の排出規制が強化されており、自動車業界ではガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車だけでなく、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の開発が活発に行われている。加えて、近年の化石燃料の価格の急激な高騰はこれらのＥＶやＨＥＶの開発を進める追い風となっている。
【０００３】
このような用途に使用される二次電池には、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池、ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池などに代表されるアルカリ蓄電池が知られている。その中でもリチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、例えば、作動電圧が高く（３Ｖ以上）、水溶液系電池に比べて理論エネルギー密度が高く、しかも自己放電が少なく、さらに作動温度範囲が広く、耐漏液性も優れている、などの優れた特性を有していることから、その用途が拡大されて来ている。
【０００４】
非水電解質二次電池は、例えば円筒状のものであれば、正極極板と負極極板とがセパレータを介して巻回された円筒状の巻回電極体を作製し、この円筒状の巻回電極体を円筒状の電池外装体内に挿入すると共に非水電解液を注入し、正極ないし負極端子が形成された封口体によって電池外装体の開口を密閉状態に封止することにより組み立てられている。また、角形のものであれば、円筒状の巻回電極体を押し潰して偏平状の巻回電極体とし、この偏平状の巻回電極体を角形の電池外装缶内に挿入すると共に電池外装体の開口部を正極ないし負極端子が形成された封口体で封止し、封口体に設けられた電解液注入孔から非水電解液を注入した後、この注入孔を封止することにより組み立てられている。
【０００５】
このような巻回電極体を備える非水電解質二次電池は、正極活物質あるいは負極活物質層の形成領域と未形成領域との段差部分（エッジ部分）や集電タブの取り付け部等、巻回電極体を形成した際に局所的に加圧力が大きくなる部分やバリ等が生じやすい箇所(以下、「短絡想定位置」という。)での短絡の発生率が大きくなる。このため、このような短絡想定位置に絶縁テープを貼着し、短絡想定位置での対向電極との接触による短絡を未然に防止することが行われている(下記特許文献１及び２参照)。
【０００６】
ここで下記特許文献１に従来例として記載されている非水電解質二次電池の正極極板及び負極極板の構成について図６を用いて説明する。なお、図６Ａは下記特許文献１に開示されている正極極板の平面図であり、図６Ｂは同じく負極極板の平面図である。
【０００７】
下記特許文献１に開示されている正極極板５１は、正極活物質層５２の一部を取り除いた正極芯体露出部５３に正極タブ５４の一端側が接続されており、この正極活物質層５２のエッジ部分、正極タブ５４及び正極芯体露出部５３の表面が糊材層を有する絶縁テープ５５で被覆されている。同じく負極極板５６は、負極活物質層５７の一部を取り除いた負極芯体露出部５８に負極タブ５９の一端側が接続されており、この負極活物質層５７のエッジ部分、負極タブ５９及び負極芯体露出部５８の表面が糊材層を有する絶縁テープ６０で被覆されている。
【０００８】
このような構成とすると、糊材層を有する絶縁テープ５５及び６０によって、正極活物質層５２のエッジ部分、正極芯体露出部５３と正極タブ５４との間、負極活物質層５７のエッジ部分、負極芯体露出部５８と負極タブ５９との間に生じる段差を滑らかにすることができる。そのため、下記特許文献１に開示されている発明では、正極タブ５４ないし負極タブ５９を裁断する際に生じるバリや、正極タブ５４と正極芯体露出部５３との間の段差、負極タブ５９と負極芯体露出部５８との間の段差、正極活物質層５２ないし負極活物質層５７のエッジ部分の段差等に起因する他方の電極との間の短絡の発生を抑制することができるという効果を生じるものである。
【特許文献１】特開２００３−１３２８７５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３５４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のような構成を採用すると、正極極板５１側において、正極活物質層５２、糊材層を有する絶縁テープ５５及びセパレータが接触する部分の近傍において、セパレータ中に副反応生成物と思われる堆積物の存在が確認されている（上記特許文献１の段落［０００７］〜［０００８］参照）。このセパレータ中の堆積物は非水電解質二次電池の保存特性の低下の原因となる。このような副反応が生じる原因としては、絶縁テープの糊材層が正極活物質層の表面にしみ出し、本来の充放電反応を阻害しているためと考えられている。また、正極活物質のエッジ部分は、正極活物質層と絶縁テープ及び糊材層が重なっているので正極極板で最も厚い箇所となり、巻回電極体を形成した際には他の部分よりも圧力が強く印加される状態となる。そのため、正極活物質層のエッジ部分と対向しているセパレータは圧縮されてしまうので、これも上記保存特性の低下に繋がっているものと考えられている。
【００１０】
このような問題点を解決するため、上記特許文献１に開示されている発明では、絶縁テープの粘着剤層として特定の組成からなるものを用いると共に、絶縁テープが正極活物質層及び負極活物質層の表面を被覆しないようにしている。しかしながら、正極活物質層及び負極活物質層のエッジ部分に絶縁テープを被覆しないと、この正極活物質層及び負極活物質層のエッジ部分の段差に起因する短絡発生を抑制することができなくなる。そこで、上記特許文献２に開示されている発明では、糊材層を有する絶縁テープとして幅方向の両端側の厚さが薄くなっている異形断面の絶縁テープを使用し、少なくとも正極活物質層のエッジ部分を異形断面の絶縁テープの厚さが薄い部分で被覆し、正極芯体露出部は異形断面の絶縁テープの厚さが厚い部分で被覆するようにしている。そのため、特許文献２に開示されている発明では、正極活物質のエッジ部分の厚さを薄くすることができると共に、正極活物質のエッジ部分と正極芯体露出部の厚さの差が小さくなるので、負極極板及びセパレータと共に巻回電極体を作製しても、正極極板のエッジ部分の加わる圧力が小さくなるため、セパレータの圧縮が少なくなるという効果を奏するものである。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献２に開示されている発明では、正極活物質層のエッジ部分は厚さが薄いにしても糊材層を有する異形断面の絶縁テープで被覆しているため、糊材層の存在による副反応が生成する可能性がある。加えて、異形断面の絶縁テープは、普通に市販されているものではないため、非常に高価となるという問題点も存在している。このように、従来の技術は、何れも一長一短があり、正極活物質層のエッジ部分における上述の問題点を一挙に解決することができなかった。
【００１２】
本発明は、上述の従来技術の問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、その目的は、正極活物質層のエッジ部分を絶縁テープで被覆するが、このエッジ部分の厚さが厚くならないようにすると共に正極活物質層のエッジ部分で副反応が生成しないようにし、それによって正極活物質層のエッジ部分での短絡故障の発生を抑制すると共に保存特性に優れる非水電解質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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の非水電解質二次電池は、金属箔の表面に正極活物質層が形成された正極極板及び負極活物質層が形成された負極極板を有し、前記正極極板及び負極極板は、共に前記金属箔の露出部が形成されていると共に前記金属箔の露出部に集電タブが取り付けられており、前記正極極板及び負極極板の間にセパレータを介在させて互いに巻回した巻回電極体を非水電解液と共に電池外装体内に配置した非水電解質二次電池において、前記正極極板は、前記集電タブ、前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面が絶縁テープで被覆されており、前記絶縁テープは糊材層の形成領域と未形成領域とを有し、前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の非水電解質二次電池によれば、集電タブ、金属箔の露出部及び金属箔の露出部に隣接する正極活物質層の表面は絶縁テープで被覆されているので、集電タブを裁断する際に生じるバリや、正極活物質層のエッジ部分の段差に起因する短絡発生を抑制することができる。加えて、本発明の非水電解質二次電池おいては、正極活物質層の表面は絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されているので、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在による副反応が生じることが無くなり、しかも、従来例の糊材層が存在している絶縁テープで被覆した場合と比すると糊材層分だけ厚さを薄くすることができる。そのため、本発明の非水電解質二次電池によれば、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在に起因する副反応が生じ難くなり、しかも、巻回電極体を作製した際のセパレータの圧縮が少なくなるので、保存特性に優れる非水電解質二次電池が得られる。
【００１５】
なお、本発明の非水電解質二次電池においては、負極極板の構成として、正極極板の場合と同様の構成を採用し得るが、負極極板は副反応が生成し難いので従来例の場合と同様の構成を採用してもよい。また、本発明の非水電解質二次電池は、円筒状の巻回電極体や偏平状の巻回電極体に対しても適用可能である。
【００１６】
なお、本発明の非水電解質二次電池においては、正極活物質として、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出することが可能なＬｉｘＭＯ２（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくとも１種である）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、すなわち、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２（ｙ＝０．０１〜０．９９）、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、又はＬｉＦｅＰＯ４などの一種単独もしくは複数種を混合して使用することができる。なお、これらのリチウム遷移金属複合酸化物においては、遷移金属の一部が部分的にＺｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ等の異種元素で置換されているものであってもよい。
【００１７】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、負極活物質としては炭素質材料からなるものを用いることができる。負極活物質としての炭素材料は、デンドライトが成長することがないために安全性が高く、更に初期効率に優れ、電位平坦性も良好であり、また、密度も高いという優れた性質を有している。この負極活物質としての炭素材料は、非水電解質二次電池用として広く用いられている人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛質材料が好ましい。
【００１８】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、非水溶媒系電解質を構成する非水溶媒（有機溶媒）としては、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、エステル類などを使用することができ、これら溶媒の２種類以上を混合して用いることもできる。これらの中ではカーボネート類が特に好ましい。
【００１９】
具体例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、シクロペンタノン、スルホラン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラン、３−メチル−１，３オキサゾリジン−２−オン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、１，４−ジオキサンなどを挙げることができる。
【００２０】
なお、本発明における非水電解質の溶質としては、非水電解質二次電池において一般に溶質として用いられるリチウム塩を用いることができる。このようなリチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２など及びそれらの混合物が例示される。これらの中でも、ＬｉＰＦ６が特に好ましい。前記非水溶媒に対する溶質の溶解量は、０．５〜２．０ｍｏｌ／Ｌとするのが好ましい。
【００２１】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、前記正極極板は、前記金属箔の両面に前記正極活物質層が形成されていると共に前記集電タブが形成されている面とは反対側の面にも金属箔の露出部が形成されており、前記反対側の面の前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面も前記絶縁テープで被覆されており、前記反対側の面の前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の非水電解質二次電池によれば、金属箔の両面に正極活物質層を形成したので、正極極板の両面で電極反応が進行するため、大電流出力が可能となると共に電池容量も大きくなる。また、本発明の非水電解質二次電池によれば、集電タブが形成されている面とは反対側の面にも金属箔の露出部を形成し、この金属箔の露出部及び金属箔の露出部に隣接する正極活物質層の表面は絶縁テープで被覆されているので、集電タブが形成されている面とは反対側の面においても正極活物質層のエッジ部分の段差に起因する短絡発生を抑制することができる。
【００２３】
加えて、本発明の非水電解質二次電池おいては、集電タブが形成されている面とは反対側の面の正極活物質層の表面は絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されているので、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在による副反応が生じることが無くなり、しかも、従来例の糊材層が存在している絶縁テープで被覆した場合と比すると糊材層分だけ厚さを薄くすることができる。そのため、本発明の非水電解質二次電池によれば、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在に起因する副反応が生じ難くなり、しかも、巻回電極体を作製した際のセパレータの圧縮が少なくなるので、保存特性に優れる非水電解質二次電池が得られる。
【００２４】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、前記正極極板の金属箔の露出部は前記正極極板の巻き始め端部と巻終り端部との中間に形成されていることが好ましい。
【００２５】
非水電解質二次電池の電池容量を大きくするためには、活物質層が形成される極板の金属箔の厚さを薄くし、極板巻回時の巻回径を小さくして、限られた電池体積内に多くの活物質を仕込むように設計がなされる。しかし、極板の巻き始め部分に金属箔の露出部があり、露出部に集電タブが形成されるときに、このような設計で電池を製造すると、金属箔が巻き取りテンションに耐えることができなくなり、極板破断することがある。本発明のように正極極板の金属箔の露出部が巻回電極体の巻き始め端部と巻終り端部との中間に形成されていると、極板巻き取り時に巻き始めの径を小さくしても、極板破断を抑制できるため、電池容量の大きい非水電解質二次電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の非水電解質二次電池を実施例及び比較例を用いて説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための非水電解質二次電池の一例として円筒形の非水電解質二次電池を例示するものであって、本発明をこの円筒形の非水電解質二次電池に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【００２７】
なお、図１は各実施例及び比較例に共通する円筒形の非水電解質二次電池の内部構造を示す正面図である。図２Ａは実施例１で使用した正極極板の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIB-IIB線の拡大断面図である。図３Ａは比較例１で使用した正極極板の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIB−IIIB線の拡大断面図である。図４Ａは実施例２で使用した正極極板の平面図であり、図４Ｂは図４ＡのIVB-IVB線の拡大断面図である。図５Ａは比較例２で使用した正極極板の平面図であり、図５Ｂは図５ＡのVB-VB線の拡大断面図である。
【００２８】
最初に各実施例及び比較例に共通する非水電解質二次電池の一例として、円筒形の非水電解質二次電池を図１を用いて説明する。この円筒形の非水電解質二次電池１０は、正極極板１１と負極極板１２とがセパレータ１３を介して渦巻状に巻回された巻回電極体１４を用いている。巻回電極体１４は、上下にそれぞれ絶縁板１５及び１６が配置され、負極端子を兼ねる有底で円筒形の電池外装缶１７の内部に収容されている。この電池外装缶１７は例えば表面にニッケルめっきをした鉄製のものが使用されている。
【００２９】
そして、負極極板１２の集電タブ１２ａが電池外装缶１７の内側底部に溶接され、正極極板１１の集電タブ１１ａは、絶縁板１５に形成された開孔１５ａを通して安全弁１８を兼ねる正極端子１９の底板部に溶接されている。そして、電池外装缶１７の内部には図示しない非水電解液が注入されており、電池外装缶１７の開口部はガスケット２０を介して安全弁１８を兼ねる正極端子１９によって密閉されている。
【００３０】
［正極極板の作製］
正極極板１１は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、正極導電剤としてアセチレンブラック、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）粉末を、正極活物質：アセチレンブラック：ＰＶｄＦ＝９４：３：３の質量比でＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に投入、混練してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔製の正極芯体の両面にドクターブレード法により塗布した後、乾燥させて、正極芯体の両面に正極活物質層を形成した。その後、圧縮ローラを用いて圧縮し、正極極板１１を作製した。作製された正極極板１１は長さ６８８．５ｍｍ、幅５６．８ｍｍ、厚さ１４８μｍであった。なお、各実施例及び比較例の正極集電タブの取り付け状態の詳細については後述する。
【００３１】
［負極極板の作製］
また、負極極板１２は次のようにして作製した。まず、負極活物質としての黒鉛粉末と、結着剤としてスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）（スチレン：ブタジエン＝１：１）のディスパージョンを水に分散させ、更に、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加して負極活物質合剤スラリーを調製した。なお、この負極活物質合剤スラリーの乾燥質量比は、黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９５：３：２とした。この負極活物質合剤スラリーを厚みが８μｍの銅箔製の負極芯体の両面にドクターブレード法により塗布し、乾燥した後、圧縮ローラで圧縮して負極極板１２を作製した。作製された負極極板１２は長さ７３７．０ｍｍ、幅５８．３ｍｍ、厚さ１４３μｍであった。なお、各実施例及び比較例の負極集電タブの取り付け状態の詳細については後述する。
【００３２】
［非水電解液の調製］
非水電解質としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とをそれぞれ１５：１０：７５ （体積比、２０℃）となるように混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１モル／リットルとなるように溶解したものを用いた。
【００３３】
［巻回電極体の作製］
このようにして作製された正極極板には、後述するように、正極集電タブ及び絶縁テープを取り付け、また、負極極板には負極集電タブ及び絶縁テープを取り付け、正極極板と負極極板との間にポリエチレン製微多孔膜を挟んで互いに絶縁した状態で巻回して巻回電極体１４を作製した。この巻回電極体を円筒形の電池外装缶１７内に挿入した後、電解液を注入して電池外装缶１７の開口部を封口することにより、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ、設計容量２６００ｍＡｈの各実施例及び比較例に共通する円筒形の非水電解質二次電池を作製した。
【００３４】
［実施例１の正極極板］
実施例１の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ａとしては、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、アルミニウム箔からなる正極芯体１１ｃの巻き終わり側に正極活物質層１１ｂが形成されていない第１の正極芯体露出部１１ｄを形成すると共に、正極芯体１１ｃの巻始め端部１１ｅとの間に正極活物質層１１ｂが形成されていない第２の正極芯体露出部１１ｆを形成し、この第２の正極芯体露出部１１ｆの一方側の面に正極集電タブ１１ａを取り付けたものを用いた。なお、第１の正極芯体露出部１１ｄ及び第２の正極芯体露出部１１ｆは、共に正極芯体１１ｃの両面に形成されている。
【００３５】
更に、実施例１で使用した絶縁テープ２５ａは、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムであり、幅方向の片面の中央部にのみ厚さ８μｍのゴム系糊材層２６が形成されており、幅方向の両側には糊材層２６が形成されていない。そして、実施例１の正極極板１１Ａは、図２Ｂに示したように、絶縁テープ２５ａの糊材層２６が形成されている部分で正極タブ１１ａの表面及び露出している第２の正極芯体露出部１１ｆの表面を被覆し、この第２の正極芯体露出部１１ｆに隣接する正極活物質層１１ｂの表面の一部は絶縁テープ２５ａの糊材層２６が形成されていない部分で被覆されている。また、負極極板１２としては、従来例のものと同様に、巻き始め側に負極活物質層が形成されていない負極芯体露出部を形成し、この負極芯体露出部に負極タブを取り付け、負極タブ、負極芯体露出部及び負極芯体露出部の近傍の負極活物質層の表面を幅方向の片側全面に厚さ８μｍの糊材層２６が形成されている厚さ２５μｍのポリイミドフィルムからなる絶縁テープで被覆したものを用いた。
【００３６】
［比較例１の正極極板］
比較例１の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ｂを図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明するが、比較例１の正極極板１１ｂで使用した絶縁テープ２５ｂは、従来例のものと同様に、幅方向の片側全面に厚さ８μｍの糊材層２６が形成されている厚さ２５μｍのポリイミドフィルムからなるものであり、比較例１の正極極板１１Ｂのその他の構成は実施例１の正極極板１１Ａと同様である。そのため、図３Ａ及び図３Ｂにおいては図２Ａ及び図２Ｂと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。また、負極極板としては実施例1で使用したものと同様のものを使用した。
【００３７】
［電池特性の測定］
実施例１及び比較例１の非水電解質二次電池のそれぞれについて、２５℃において、１Ｉｔ＝２６００ｍＡの定電流で電池電圧が４．２０Ｖとなるまで充電し、その後４．２０Ｖの定電圧で電流が１／５０Ｉｔ＝５２ｍＡとなるまで充電し、満充電状態とした。この満充電状態の電池を実施例１及び比較例１についてそれぞれ３０個ずつ６０℃の環境下で３０日間保存し、保存前後の電池電圧を測定した、それぞれの測定値の平均値及び保存後の電圧のバラツキを表１に示した。なお、保存後の電圧のバラツキは、保存後に最も電圧が高い電池と最も電圧が低い電池との間の電圧差を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１に示した結果から、以下のことが分かる。すなわち、正極活物質層の表面を被覆する絶縁テープの糊材層を無くした実施例１の電池では、６０℃保存試験後の電池電圧の低下量が糊材層が存在する比較例１の電池よりも低減されていると共に、電池電圧のバラツキも少なくなっている。このような実施例１の電池の良好な効果は、正極活物質上に位置する絶縁テープに糊材層が形成されていないため、正極活物質の表面に糊材層が存在する場合の副反応が抑制されたこと、及び、正極活物質層と絶縁テープとが重なっている部分の厚さが糊材層の部分の厚さ（両面で８μｍ×２＝１６μｍ）だけ薄くなったため、正極活物質層と絶縁テープとが重なっている部分で対向しているセパレータへの印加圧力が低下していることによるものと考えられる。
【００４０】
［実施例２の正極極板］
実施例１の正極極板１１Ａとしては、正極芯体１１ｃの巻き終わり側の第１の正極芯体露出部１１ｄと巻き始め端部１１ｅとの間に正極活物質層１１ｂが形成されていない第２の正極芯体露出部１１ｆを形成し、この第２の正極芯体露出部１１ｆの一方側の面に正極集電タブ１１ａを取り付けたものを用いた例を示した。しかしながら、正極集電タブ１１ａは巻き始め端部１１ｅ側に設けることも可能である。このような正極集電タブ１１ａを巻き始め端部１１ｅ側に形成した実施例２の正極極板１１Ｃを図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいては図２Ａ及び図２Ｂに示したものと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して説明する。
【００４１】
実施例２の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ｃは、アルミニウム箔からなる正極芯体１１ｃの巻き終わり側に正極活物質層１１ｂが形成されていない第１の正極芯体露出部１１ｄを形成すると共に、正極芯体１１ｃの巻始め端部１１ｅ側に正極活物質層１１ｂが形成されていない第２の正極芯体露出部１１ｇを形成し、この第２の正極芯体露出部１１ｇの一方側の面に正極集電タブ１１ａを取り付けたものを用いた。なお、第１の正極芯体露出部１１ｄ及び第２の正極芯体露出部１１ｇは、共に正極芯体１１ｃの両面に形成されている。
【００４２】
更に、実施例２で使用した絶縁テープ２５ｃは、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムであり、幅方向の片面の中央部及び一方側の端部には厚さ８μｍのゴム系糊材層２６が形成されており、幅方向の他方側の端部には糊材層２６が形成されていない。そして、実施例２の正極極板１１Ｃは、図４Ｂに示したように、絶縁テープ２５ｃの糊材層２６が形成されている部分で正極タブ１１ａの表面及び露出している第２の正極芯体露出部１１ｇの表面を被覆し、この第２の正極芯体露出部１１ｇに隣接する正極活物質層１１ｂの表面の一部は絶縁テープ２５ｃの糊材層２６が形成されていない部分で被覆されている。また、負極極板１２としては、実施例１のものと同様のものを使用した。
【００４３】
［比較例２の正極極板］
比較例２の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ｄを図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。比較例２の正極極板１１Ｄで使用した絶縁テープ２５ｄは、従来例のものと同様に、幅方向の片側全面に厚さ８μｍの糊材層２６が形成されている厚さ２５μｍのポリイミドフィルムからなるものであり、比較例２の正極極板１１Ｄのその他の構成は実施例２の正極極板１１Ｃと同様である。そのため、図５Ａ及び図５Ｂにおいては図４Ａ及び図４Ｂと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。なお、負極極板１２としては、実施例１のものと同様のものを使用した。
【００４４】
実施例２の正極極板１１Ｃを使用した非水電解質二次電池及び比較例２の正極極板１１Ｄを使用した非水電解質二次電池を用い、実施例１及び比較例１の場合と同様にして、満充電状態で６０℃の環境下に３０日間保存し、保存前後の電池電圧を測定したところ、実質的に実施例１及び比較例１の電池の場合と同様の傾向が得られた。
【００４５】
なお、上記各実施利及び比較例においては、円筒状の巻回電極体を使用した円筒状の非水電解質二次電池について説明したが、円筒状の巻回電極体を押し潰した偏平状の巻回電極体を使用した角形非水電解質二次電池の場合においても同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】各実施例及び比較例に共通する円筒形の非水電解質二次電池の内部構造を示す正面図である。
【図２】図２Ａは実施例１で使用した正極極板の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIB-IIB線の拡大断面図である。
【図３】図３Ａは比較例１で使用した正極極板の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIB−IIIB線の拡大断面図である。
【図４】図４Ａは実施例２で使用した正極極板の平面図であり、図４Ｂは図４ＡのIVB-IVB線の拡大断面図である。
【図５】図５Ａは比較例２で使用した正極極板の平面図であり、図５Ｂは図５ＡのVB-VB線の拡大断面図である。
【図６】図６Ａは従来例の正極極板の平面図であり、図６Ｂは同じく負極極板の平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０：非水電解質二次電池 １１、１１Ａ〜１１Ｄ：正極極板 １１ａ：正極集電タブ １１ｂ：正極活物質層 １１ｃ：正極芯体 １１ｄ：第１の正極芯体露出部 １１ｅ：巻始め端部 １１ｆ、１１ｇ：第２の正極芯体露出部 １２：負極極板 １２ａ：負極集電タブ １３：セパレータ １４：巻回電極体 １５：絶縁板 １５ａ：開口 １６：絶縁板 １７：電池外装缶 １８：安全弁 １９：正極端子 ２０：ガスケット ２５ａ〜２５ｄ：絶縁テープ ２６：糊材層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に関し、更に詳しくは、集電タブの形成領域が絶縁テープで覆われて保護されている正極極板を有する非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に代表される携帯端末などの各種の電子機器などにおいては、その電源として様々なタイプの電池が使用されている。加えて、近年の環境保護運動の高まりを背景として二酸化炭素ガス等の排出規制が強化されており、自動車業界ではガソリン、ディーゼル油、天然ガス等の化石燃料を使用する自動車だけでなく、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の開発が活発に行われている。加えて、近年の化石燃料の価格の急激な高騰はこれらのＥＶやＨＥＶの開発を進める追い風となっている。
【０００３】
このような用途に使用される二次電池には、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池、ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池などに代表されるアルカリ蓄電池が知られている。その中でもリチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、例えば、作動電圧が高く（３Ｖ以上）、水溶液系電池に比べて理論エネルギー密度が高く、しかも自己放電が少なく、さらに作動温度範囲が広く、耐漏液性も優れている、などの優れた特性を有していることから、その用途が拡大されて来ている。
【０００４】
非水電解質二次電池は、例えば円筒状のものであれば、正極極板と負極極板とがセパレータを介して巻回された円筒状の巻回電極体を作製し、この円筒状の巻回電極体を円筒状の電池外装体内に挿入すると共に非水電解液を注入し、正極ないし負極端子が形成された封口体によって電池外装体の開口を密閉状態に封止することにより組み立てられている。また、角形のものであれば、円筒状の巻回電極体を押し潰して偏平状の巻回電極体とし、この偏平状の巻回電極体を角形の電池外装缶内に挿入すると共に電池外装体の開口部を正極ないし負極端子が形成された封口体で封止し、封口体に設けられた電解液注入孔から非水電解液を注入した後、この注入孔を封止することにより組み立てられている。
【０００５】
このような巻回電極体を備える非水電解質二次電池は、正極活物質あるいは負極活物質層の形成領域と未形成領域との段差部分（エッジ部分）や集電タブの取り付け部等、巻回電極体を形成した際に局所的に加圧力が大きくなる部分やバリ等が生じやすい箇所(以下、「短絡想定位置」という。)での短絡の発生率が大きくなる。このため、このような短絡想定位置に絶縁テープを貼着し、短絡想定位置での対向電極との接触による短絡を未然に防止することが行われている(下記特許文献１及び２参照)。
【０００６】
ここで下記特許文献１に従来例として記載されている非水電解質二次電池の正極極板及び負極極板の構成について図６を用いて説明する。なお、図６Ａは下記特許文献１に開示されている正極極板の平面図であり、図６Ｂは同じく負極極板の平面図である。
【０００７】
下記特許文献１に開示されている正極極板５１は、正極活物質層５２の一部を取り除いた正極芯体露出部５３に正極タブ５４の一端側が接続されており、この正極活物質層５２のエッジ部分、正極タブ５４及び正極芯体露出部５３の表面が糊材層を有する絶縁テープ５５で被覆されている。同じく負極極板５６は、負極活物質層５７の一部を取り除いた負極芯体露出部５８に負極タブ５９の一端側が接続されており、この負極活物質層５７のエッジ部分、負極タブ５９及び負極芯体露出部５８の表面が糊材層を有する絶縁テープ６０で被覆されている。
【０００８】
このような構成とすると、糊材層を有する絶縁テープ５５及び６０によって、正極活物質層５２のエッジ部分、正極芯体露出部５３と正極タブ５４との間、負極活物質層５７のエッジ部分、負極芯体露出部５８と負極タブ５９との間に生じる段差を滑らかにすることができる。そのため、下記特許文献１に開示されている発明では、正極タブ５４ないし負極タブ５９を裁断する際に生じるバリや、正極タブ５４と正極芯体露出部５３との間の段差、負極タブ５９と負極芯体露出部５８との間の段差、正極活物質層５２ないし負極活物質層５７のエッジ部分の段差等に起因する他方の電極との間の短絡の発生を抑制することができるという効果を生じるものである。
【特許文献１】特開２００３−１３２８７５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３５４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のような構成を採用すると、正極極板５１側において、正極活物質層５２、糊材層を有する絶縁テープ５５及びセパレータが接触する部分の近傍において、セパレータ中に副反応生成物と思われる堆積物の存在が確認されている（上記特許文献１の段落［０００７］〜［０００８］参照）。このセパレータ中の堆積物は非水電解質二次電池の保存特性の低下の原因となる。このような副反応が生じる原因としては、絶縁テープの糊材層が正極活物質層の表面にしみ出し、本来の充放電反応を阻害しているためと考えられている。また、正極活物質のエッジ部分は、正極活物質層と絶縁テープ及び糊材層が重なっているので正極極板で最も厚い箇所となり、巻回電極体を形成した際には他の部分よりも圧力が強く印加される状態となる。そのため、正極活物質層のエッジ部分と対向しているセパレータは圧縮されてしまうので、これも上記保存特性の低下に繋がっているものと考えられている。
【００１０】
このような問題点を解決するため、上記特許文献１に開示されている発明では、絶縁テープの粘着剤層として特定の組成からなるものを用いると共に、絶縁テープが正極活物質層及び負極活物質層の表面を被覆しないようにしている。しかしながら、正極活物質層及び負極活物質層のエッジ部分に絶縁テープを被覆しないと、この正極活物質層及び負極活物質層のエッジ部分の段差に起因する短絡発生を抑制することができなくなる。そこで、上記特許文献２に開示されている発明では、糊材層を有する絶縁テープとして幅方向の両端側の厚さが薄くなっている異形断面の絶縁テープを使用し、少なくとも正極活物質層のエッジ部分を異形断面の絶縁テープの厚さが薄い部分で被覆し、正極芯体露出部は異形断面の絶縁テープの厚さが厚い部分で被覆するようにしている。そのため、特許文献２に開示されている発明では、正極活物質のエッジ部分の厚さを薄くすることができると共に、正極活物質のエッジ部分と正極芯体露出部の厚さの差が小さくなるので、負極極板及びセパレータと共に巻回電極体を作製しても、正極極板のエッジ部分の加わる圧力が小さくなるため、セパレータの圧縮が少なくなるという効果を奏するものである。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献２に開示されている発明では、正極活物質層のエッジ部分は厚さが薄いにしても糊材層を有する異形断面の絶縁テープで被覆しているため、糊材層の存在による副反応が生成する可能性がある。加えて、異形断面の絶縁テープは、普通に市販されているものではないため、非常に高価となるという問題点も存在している。このように、従来の技術は、何れも一長一短があり、正極活物質層のエッジ部分における上述の問題点を一挙に解決することができなかった。
【００１２】
本発明は、上述の従来技術の問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、その目的は、正極活物質層のエッジ部分を絶縁テープで被覆するが、このエッジ部分の厚さが厚くならないようにすると共に正極活物質層のエッジ部分で副反応が生成しないようにし、それによって正極活物質層のエッジ部分での短絡故障の発生を抑制すると共に保存特性に優れる非水電解質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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の非水電解質二次電池は、金属箔の表面に正極活物質層が形成された正極極板及び負極活物質層が形成された負極極板を有し、前記正極極板及び負極極板は、共に前記金属箔の露出部が形成されていると共に前記金属箔の露出部に集電タブが取り付けられており、前記正極極板及び負極極板の間にセパレータを介在させて互いに巻回した巻回電極体を非水電解液と共に電池外装体内に配置した非水電解質二次電池において、前記正極極板は、前記集電タブ、前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面が絶縁テープで被覆されており、前記絶縁テープは糊材層の形成領域と未形成領域とを有し、前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の非水電解質二次電池によれば、集電タブ、金属箔の露出部及び金属箔の露出部に隣接する正極活物質層の表面は絶縁テープで被覆されているので、集電タブを裁断する際に生じるバリや、正極活物質層のエッジ部分の段差に起因する短絡発生を抑制することができる。加えて、本発明の非水電解質二次電池おいては、正極活物質層の表面は絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されているので、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在による副反応が生じることが無くなり、しかも、従来例の糊材層が存在している絶縁テープで被覆した場合と比すると糊材層分だけ厚さを薄くすることができる。そのため、本発明の非水電解質二次電池によれば、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在に起因する副反応が生じ難くなり、しかも、巻回電極体を作製した際のセパレータの圧縮が少なくなるので、保存特性に優れる非水電解質二次電池が得られる。
【００１５】
なお、本発明の非水電解質二次電池においては、負極極板の構成として、正極極板の場合と同様の構成を採用し得るが、負極極板は副反応が生成し難いので従来例の場合と同様の構成を採用してもよい。また、本発明の非水電解質二次電池は、円筒状の巻回電極体や偏平状の巻回電極体に対しても適用可能である。
【００１６】
なお、本発明の非水電解質二次電池においては、正極活物質として、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出することが可能なＬｉｘＭＯ２（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくとも１種である）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、すなわち、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２（ｙ＝０．０１〜０．９９）、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、又はＬｉＦｅＰＯ４などの一種単独もしくは複数種を混合して使用することができる。なお、これらのリチウム遷移金属複合酸化物においては、遷移金属の一部が部分的にＺｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ等の異種元素で置換されているものであってもよい。
【００１７】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、負極活物質としては炭素質材料からなるものを用いることができる。負極活物質としての炭素材料は、デンドライトが成長することがないために安全性が高く、更に初期効率に優れ、電位平坦性も良好であり、また、密度も高いという優れた性質を有している。この負極活物質としての炭素材料は、非水電解質二次電池用として広く用いられている人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛質材料が好ましい。
【００１８】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、非水溶媒系電解質を構成する非水溶媒（有機溶媒）としては、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、エステル類などを使用することができ、これら溶媒の２種類以上を混合して用いることもできる。これらの中ではカーボネート類が特に好ましい。
【００１９】
具体例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、シクロペンタノン、スルホラン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラン、３−メチル−１，３オキサゾリジン−２−オン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、１，４−ジオキサンなどを挙げることができる。
【００２０】
なお、本発明における非水電解質の溶質としては、非水電解質二次電池において一般に溶質として用いられるリチウム塩を用いることができる。このようなリチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２など及びそれらの混合物が例示される。これらの中でも、ＬｉＰＦ６が特に好ましい。前記非水溶媒に対する溶質の溶解量は、０．５〜２．０ｍｏｌ／Ｌとするのが好ましい。
【００２１】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、前記正極極板は、前記金属箔の両面に前記正極活物質層が形成されていると共に前記集電タブが形成されている面とは反対側の面にも金属箔の露出部が形成されており、前記反対側の面の前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面も前記絶縁テープで被覆されており、前記反対側の面の前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の非水電解質二次電池によれば、金属箔の両面に正極活物質層を形成したので、正極極板の両面で電極反応が進行するため、大電流出力が可能となると共に電池容量も大きくなる。また、本発明の非水電解質二次電池によれば、集電タブが形成されている面とは反対側の面にも金属箔の露出部を形成し、この金属箔の露出部及び金属箔の露出部に隣接する正極活物質層の表面は絶縁テープで被覆されているので、集電タブが形成されている面とは反対側の面においても正極活物質層のエッジ部分の段差に起因する短絡発生を抑制することができる。
【００２３】
加えて、本発明の非水電解質二次電池おいては、集電タブが形成されている面とは反対側の面の正極活物質層の表面は絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されているので、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在による副反応が生じることが無くなり、しかも、従来例の糊材層が存在している絶縁テープで被覆した場合と比すると糊材層分だけ厚さを薄くすることができる。そのため、本発明の非水電解質二次電池によれば、従来例のような絶縁テープの糊材層の存在に起因する副反応が生じ難くなり、しかも、巻回電極体を作製した際のセパレータの圧縮が少なくなるので、保存特性に優れる非水電解質二次電池が得られる。
【００２４】
また、本発明の非水電解質二次電池においては、前記正極極板の金属箔の露出部は前記正極極板の巻き始め端部と巻終り端部との中間に形成されていることが好ましい。
【００２５】
非水電解質二次電池の電池容量を大きくするためには、活物質層が形成される極板の金属箔の厚さを薄くし、極板巻回時の巻回径を小さくして、限られた電池体積内に多くの活物質を仕込むように設計がなされる。しかし、極板の巻き始め部分に金属箔の露出部があり、露出部に集電タブが形成されるときに、このような設計で電池を製造すると、金属箔が巻き取りテンションに耐えることができなくなり、極板破断することがある。本発明のように正極極板の金属箔の露出部が巻回電極体の巻き始め端部と巻終り端部との中間に形成されていると、極板巻き取り時に巻き始めの径を小さくしても、極板破断を抑制できるため、電池容量の大きい非水電解質二次電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の非水電解質二次電池を実施例及び比較例を用いて説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための非水電解質二次電池の一例として円筒形の非水電解質二次電池を例示するものであって、本発明をこの円筒形の非水電解質二次電池に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【００２７】
なお、図１は各実施例及び比較例に共通する円筒形の非水電解質二次電池の内部構造を示す正面図である。図２Ａは実施例１で使用した正極極板の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIB-IIB線の拡大断面図である。図３Ａは比較例１で使用した正極極板の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIB−IIIB線の拡大断面図である。図４Ａは実施例２で使用した正極極板の平面図であり、図４Ｂは図４ＡのIVB-IVB線の拡大断面図である。図５Ａは比較例２で使用した正極極板の平面図であり、図５Ｂは図５ＡのVB-VB線の拡大断面図である。
【００２８】
最初に各実施例及び比較例に共通する非水電解質二次電池の一例として、円筒形の非水電解質二次電池を図１を用いて説明する。この円筒形の非水電解質二次電池１０は、正極極板１１と負極極板１２とがセパレータ１３を介して渦巻状に巻回された巻回電極体１４を用いている。巻回電極体１４は、上下にそれぞれ絶縁板１５及び１６が配置され、負極端子を兼ねる有底で円筒形の電池外装缶１７の内部に収容されている。この電池外装缶１７は例えば表面にニッケルめっきをした鉄製のものが使用されている。
【００２９】
そして、負極極板１２の集電タブ１２ａが電池外装缶１７の内側底部に溶接され、正極極板１１の集電タブ１１ａは、絶縁板１５に形成された開孔１５ａを通して安全弁１８を兼ねる正極端子１９の底板部に溶接されている。そして、電池外装缶１７の内部には図示しない非水電解液が注入されており、電池外装缶１７の開口部はガスケット２０を介して安全弁１８を兼ねる正極端子１９によって密閉されている。
【００３０】
［正極極板の作製］
正極極板１１は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、正極導電剤としてアセチレンブラック、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）粉末を、正極活物質：アセチレンブラック：ＰＶｄＦ＝９４：３：３の質量比でＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に投入、混練してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔製の正極芯体の両面にドクターブレード法により塗布した後、乾燥させて、正極芯体の両面に正極活物質層を形成した。その後、圧縮ローラを用いて圧縮し、正極極板１１を作製した。作製された正極極板１１は長さ６８８．５ｍｍ、幅５６．８ｍｍ、厚さ１４８μｍであった。なお、各実施例及び比較例の正極集電タブの取り付け状態の詳細については後述する。
【００３１】
［負極極板の作製］
また、負極極板１２は次のようにして作製した。まず、負極活物質としての黒鉛粉末と、結着剤としてスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）（スチレン：ブタジエン＝１：１）のディスパージョンを水に分散させ、更に、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加して負極活物質合剤スラリーを調製した。なお、この負極活物質合剤スラリーの乾燥質量比は、黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９５：３：２とした。この負極活物質合剤スラリーを厚みが８μｍの銅箔製の負極芯体の両面にドクターブレード法により塗布し、乾燥した後、圧縮ローラで圧縮して負極極板１２を作製した。作製された負極極板１２は長さ７３７．０ｍｍ、幅５８．３ｍｍ、厚さ１４３μｍであった。なお、各実施例及び比較例の負極集電タブの取り付け状態の詳細については後述する。
【００３２】
［非水電解液の調製］
非水電解質としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とをそれぞれ１５：１０：７５ （体積比、２０℃）となるように混合した混合溶媒にＬｉＰＦ６を１モル／リットルとなるように溶解したものを用いた。
【００３３】
［巻回電極体の作製］
このようにして作製された正極極板には、後述するように、正極集電タブ及び絶縁テープを取り付け、また、負極極板には負極集電タブ及び絶縁テープを取り付け、正極極板と負極極板との間にポリエチレン製微多孔膜を挟んで互いに絶縁した状態で巻回して巻回電極体１４を作製した。この巻回電極体を円筒形の電池外装缶１７内に挿入した後、電解液を注入して電池外装缶１７の開口部を封口することにより、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ、設計容量２６００ｍＡｈの各実施例及び比較例に共通する円筒形の非水電解質二次電池を作製した。
【００３４】
［実施例１の正極極板］
実施例１の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ａとしては、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、アルミニウム箔からなる正極芯体１１ｃの巻き終わり側に正極活物質層１１ｂが形成されていない第１の正極芯体露出部１１ｄを形成すると共に、正極芯体１１ｃの巻始め端部１１ｅとの間に正極活物質層１１ｂが形成されていない第２の正極芯体露出部１１ｆを形成し、この第２の正極芯体露出部１１ｆの一方側の面に正極集電タブ１１ａを取り付けたものを用いた。なお、第１の正極芯体露出部１１ｄ及び第２の正極芯体露出部１１ｆは、共に正極芯体１１ｃの両面に形成されている。
【００３５】
更に、実施例１で使用した絶縁テープ２５ａは、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムであり、幅方向の片面の中央部にのみ厚さ８μｍのゴム系糊材層２６が形成されており、幅方向の両側には糊材層２６が形成されていない。そして、実施例１の正極極板１１Ａは、図２Ｂに示したように、絶縁テープ２５ａの糊材層２６が形成されている部分で正極タブ１１ａの表面及び露出している第２の正極芯体露出部１１ｆの表面を被覆し、この第２の正極芯体露出部１１ｆに隣接する正極活物質層１１ｂの表面の一部は絶縁テープ２５ａの糊材層２６が形成されていない部分で被覆されている。また、負極極板１２としては、従来例のものと同様に、巻き始め側に負極活物質層が形成されていない負極芯体露出部を形成し、この負極芯体露出部に負極タブを取り付け、負極タブ、負極芯体露出部及び負極芯体露出部の近傍の負極活物質層の表面を幅方向の片側全面に厚さ８μｍの糊材層２６が形成されている厚さ２５μｍのポリイミドフィルムからなる絶縁テープで被覆したものを用いた。
【００３６】
［比較例１の正極極板］
比較例１の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ｂを図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明するが、比較例１の正極極板１１ｂで使用した絶縁テープ２５ｂは、従来例のものと同様に、幅方向の片側全面に厚さ８μｍの糊材層２６が形成されている厚さ２５μｍのポリイミドフィルムからなるものであり、比較例１の正極極板１１Ｂのその他の構成は実施例１の正極極板１１Ａと同様である。そのため、図３Ａ及び図３Ｂにおいては図２Ａ及び図２Ｂと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。また、負極極板としては実施例1で使用したものと同様のものを使用した。
【００３７】
［電池特性の測定］
実施例１及び比較例１の非水電解質二次電池のそれぞれについて、２５℃において、１Ｉｔ＝２６００ｍＡの定電流で電池電圧が４．２０Ｖとなるまで充電し、その後４．２０Ｖの定電圧で電流が１／５０Ｉｔ＝５２ｍＡとなるまで充電し、満充電状態とした。この満充電状態の電池を実施例１及び比較例１についてそれぞれ３０個ずつ６０℃の環境下で３０日間保存し、保存前後の電池電圧を測定した、それぞれの測定値の平均値及び保存後の電圧のバラツキを表１に示した。なお、保存後の電圧のバラツキは、保存後に最も電圧が高い電池と最も電圧が低い電池との間の電圧差を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１に示した結果から、以下のことが分かる。すなわち、正極活物質層の表面を被覆する絶縁テープの糊材層を無くした実施例１の電池では、６０℃保存試験後の電池電圧の低下量が糊材層が存在する比較例１の電池よりも低減されていると共に、電池電圧のバラツキも少なくなっている。このような実施例１の電池の良好な効果は、正極活物質上に位置する絶縁テープに糊材層が形成されていないため、正極活物質の表面に糊材層が存在する場合の副反応が抑制されたこと、及び、正極活物質層と絶縁テープとが重なっている部分の厚さが糊材層の部分の厚さ（両面で８μｍ×２＝１６μｍ）だけ薄くなったため、正極活物質層と絶縁テープとが重なっている部分で対向しているセパレータへの印加圧力が低下していることによるものと考えられる。
【００４０】
［実施例２の正極極板］
実施例１の正極極板１１Ａとしては、正極芯体１１ｃの巻き終わり側の第１の正極芯体露出部１１ｄと巻き始め端部１１ｅとの間に正極活物質層１１ｂが形成されていない第２の正極芯体露出部１１ｆを形成し、この第２の正極芯体露出部１１ｆの一方側の面に正極集電タブ１１ａを取り付けたものを用いた例を示した。しかしながら、正極集電タブ１１ａは巻き始め端部１１ｅ側に設けることも可能である。このような正極集電タブ１１ａを巻き始め端部１１ｅ側に形成した実施例２の正極極板１１Ｃを図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいては図２Ａ及び図２Ｂに示したものと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して説明する。
【００４１】
実施例２の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ｃは、アルミニウム箔からなる正極芯体１１ｃの巻き終わり側に正極活物質層１１ｂが形成されていない第１の正極芯体露出部１１ｄを形成すると共に、正極芯体１１ｃの巻始め端部１１ｅ側に正極活物質層１１ｂが形成されていない第２の正極芯体露出部１１ｇを形成し、この第２の正極芯体露出部１１ｇの一方側の面に正極集電タブ１１ａを取り付けたものを用いた。なお、第１の正極芯体露出部１１ｄ及び第２の正極芯体露出部１１ｇは、共に正極芯体１１ｃの両面に形成されている。
【００４２】
更に、実施例２で使用した絶縁テープ２５ｃは、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムであり、幅方向の片面の中央部及び一方側の端部には厚さ８μｍのゴム系糊材層２６が形成されており、幅方向の他方側の端部には糊材層２６が形成されていない。そして、実施例２の正極極板１１Ｃは、図４Ｂに示したように、絶縁テープ２５ｃの糊材層２６が形成されている部分で正極タブ１１ａの表面及び露出している第２の正極芯体露出部１１ｇの表面を被覆し、この第２の正極芯体露出部１１ｇに隣接する正極活物質層１１ｂの表面の一部は絶縁テープ２５ｃの糊材層２６が形成されていない部分で被覆されている。また、負極極板１２としては、実施例１のものと同様のものを使用した。
【００４３】
［比較例２の正極極板］
比較例２の非水電解質二次電池用の正極極板１１Ｄを図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。比較例２の正極極板１１Ｄで使用した絶縁テープ２５ｄは、従来例のものと同様に、幅方向の片側全面に厚さ８μｍの糊材層２６が形成されている厚さ２５μｍのポリイミドフィルムからなるものであり、比較例２の正極極板１１Ｄのその他の構成は実施例２の正極極板１１Ｃと同様である。そのため、図５Ａ及び図５Ｂにおいては図４Ａ及び図４Ｂと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。なお、負極極板１２としては、実施例１のものと同様のものを使用した。
【００４４】
実施例２の正極極板１１Ｃを使用した非水電解質二次電池及び比較例２の正極極板１１Ｄを使用した非水電解質二次電池を用い、実施例１及び比較例１の場合と同様にして、満充電状態で６０℃の環境下に３０日間保存し、保存前後の電池電圧を測定したところ、実質的に実施例１及び比較例１の電池の場合と同様の傾向が得られた。
【００４５】
なお、上記各実施利及び比較例においては、円筒状の巻回電極体を使用した円筒状の非水電解質二次電池について説明したが、円筒状の巻回電極体を押し潰した偏平状の巻回電極体を使用した角形非水電解質二次電池の場合においても同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】各実施例及び比較例に共通する円筒形の非水電解質二次電池の内部構造を示す正面図である。
【図２】図２Ａは実施例１で使用した正極極板の平面図であり、図２Ｂは図２ＡのIIB-IIB線の拡大断面図である。
【図３】図３Ａは比較例１で使用した正極極板の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIB−IIIB線の拡大断面図である。
【図４】図４Ａは実施例２で使用した正極極板の平面図であり、図４Ｂは図４ＡのIVB-IVB線の拡大断面図である。
【図５】図５Ａは比較例２で使用した正極極板の平面図であり、図５Ｂは図５ＡのVB-VB線の拡大断面図である。
【図６】図６Ａは従来例の正極極板の平面図であり、図６Ｂは同じく負極極板の平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０：非水電解質二次電池 １１、１１Ａ〜１１Ｄ：正極極板 １１ａ：正極集電タブ １１ｂ：正極活物質層 １１ｃ：正極芯体 １１ｄ：第１の正極芯体露出部 １１ｅ：巻始め端部 １１ｆ、１１ｇ：第２の正極芯体露出部 １２：負極極板 １２ａ：負極集電タブ １３：セパレータ １４：巻回電極体 １５：絶縁板 １５ａ：開口 １６：絶縁板 １７：電池外装缶 １８：安全弁 １９：正極端子 ２０：ガスケット ２５ａ〜２５ｄ：絶縁テープ ２６：糊材層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の表面に正極活物質層が形成された正極極板及び負極活物質層が形成された負極極板を有し、
前記正極極板及び負極極板は、共に前記金属箔の露出部が形成されていると共に前記金属箔の露出部に集電タブが取り付けられており、
前記正極極板及び負極極板の間にセパレータを介在させて互いに巻回した巻回電極体を非水電解液と共に電池外装体内に配置した非水電解質二次電池において、
前記正極極板は、前記集電タブ、前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面が絶縁テープで被覆されており、
前記絶縁テープは糊材層の形成領域と未形成領域とを有し、
前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記正極極板は、前記金属箔の両面に前記正極活物質層が形成されていると共に前記集電タブが形成されている面とは反対側の面にも金属箔の露出部が形成されており、前記反対側の面の前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面も前記絶縁テープで被覆されており、前記反対側の面の前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記金属箔の露出部は前記正極極板の巻き始め端部と巻終り端部との中間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１】
金属箔の表面に正極活物質層が形成された正極極板及び負極活物質層が形成された負極極板を有し、
前記正極極板及び負極極板は、共に前記金属箔の露出部が形成されていると共に前記金属箔の露出部に集電タブが取り付けられており、
前記正極極板及び負極極板の間にセパレータを介在させて互いに巻回した巻回電極体を非水電解液と共に電池外装体内に配置した非水電解質二次電池において、
前記正極極板は、前記集電タブ、前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面が絶縁テープで被覆されており、
前記絶縁テープは糊材層の形成領域と未形成領域とを有し、
前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記正極極板は、前記金属箔の両面に前記正極活物質層が形成されていると共に前記集電タブが形成されている面とは反対側の面にも金属箔の露出部が形成されており、前記反対側の面の前記金属箔の露出部及び前記金属箔の露出部に隣接する前記正極活物質層の表面も前記絶縁テープで被覆されており、前記反対側の面の前記正極活物質層の表面は前記絶縁テープの糊材層の未形成領域で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記金属箔の露出部は前記正極極板の巻き始め端部と巻終り端部との中間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−５５９０６（Ｐ２０１０−５５９０６Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１８８８９（Ｐ２００８−２１８８８９）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]