JP2007242519A - 角形電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 扁平渦巻状電極群の最外周に巻止めテープを貼着するとともに、その貼着位置を適正化して高加圧力で扁平な渦巻状電極群に加圧成形しても、最外周の極板芯体と粘着テープとの境界部分で極板芯体に切断が生じたりすることがない電池を提供する。
【解決手段】 渦巻状電極群１０の最外周に配置される極板１１においては、内周側は芯体１１ａの両面に活物質が塗布された両面塗布部を備え、これに連続する外周側は芯体内面の片面のみに活物質が塗布され外面は芯体が露出した片面芯体露出部１１ｃを備え、これに連続する最外周側は芯体両面に活物質が未塗布の両面芯体露出部１１ｄを備えているとともに、巻止めテープ１４の一端部は扁平渦巻状電極群１０の曲率部（Ｒ部）で両面芯体露出部１１ｄに貼着されているとともに、巻止めテープの他端部は扁平渦巻状電極群１０の曲率部（Ｒ部）で片面芯体露出部１１ｃに貼着されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、金属箔からなる正極芯体に正極活物質を含む正極合剤層が形成された正極板と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成された負極板とがセパレータを介して相対向するように扁平な渦巻状に巻回された扁平渦巻状電極群を備え、該扁平渦巻状電極群の最外周に巻止めテープが貼着された角形電池に関する。

近年、小型ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコン等の携帯用電子・通信機器等の電源として、小型軽量でかつ高容量な非水電解質二次電池が用いられるようになった。この種の非水電解質二次電池が使用される機器においては、電池を収容するスペースが角形（扁平な箱形）であることが多いことから、発電要素を角形外装缶内に収容して形成した角形電池が使用されることが多い。このような角形電池は以下のようにして作製されるのが一般的である。

即ち、正極芯体（通常は、アルミニウム箔）に正極活物質を含有する正極合剤を塗布して正極板を作製するとともに、負極芯体（通常は、銅箔）に負極活物質を含有する負極合剤を塗布して負極板を作製する。この後、これらの正極板と負極板をセパレータを介して相対向させた後、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群とする。そして、このような渦巻状電極群を加圧成形して、扁平状電極群とした後、これを扁平な角形外装缶に収容し、非水電解液を注液して非水電解質二次電池としている。

この場合、上述のように作製された渦巻状電極群が巻きほぐれてしまわないように、最外周の極板（通常、最外周の極板は極板芯体のみが存在することとなる）に巻止め用粘着テープを貼着して、渦巻状電極群の最外周を固定するようにしている。ところが、巻止め用粘着テープを用いると、粘着テープが貼着された部分とタブが形成された部分とが重なり合って、該部分の厚みが増すこととなる。このため、タブ部の面方向の投影面部には、粘着テープが存在しないようにすることが、例えば、特許文献１で提案されるようになった。
特開２００１−３０７７５９号公報

しかしながら、上述した特許文献１で提案されるように、タブ部の面方向の投影面部に粘着テープが存在しないようにしても、渦巻状電極群を加圧成形して扁平な渦巻状電極群とする際に、例えば、図７（なお、図７は加圧力により巻止用テープとの境界部の芯体に破断部を生じた状態を模式的に示す断面図である）に示すように、最外周の極板芯体１１ａ（なお、図７において、１１ｂは活物質層を示している）と粘着テープ１４との境界部分αで極板芯体１１ａが切断されるという問題を生じた。これは、この種の非水電解質二次電池に対する高容量化の要求が高くなって、この高容量化の要求に応えるために活物質の充填量を増大させるようになった。

このため、活物質を保持する極板芯体の厚みを８〜３０μｍと薄い金属箔（通常は、正極芯体としはアルミニウム箔、負極芯体としは銅箔）が用いられるようになったためである。そして、このような厚みが薄い金属箔からなる極板芯体にできる限り活物質の充填量を多くするために、高密度に活物質が充填されることとなる。このため、扁平な渦巻状電極群とする際に高加圧力（例えば、２０ＭＰａ程度）で加圧成形されるようになったためである。

ところで、最外周の極板芯体と粘着テープとの境界部分で極板芯体が切断されると、切断部の先に形成された集電リード部からの集電がなされなくなって、電池としての機能を奏さなくなり充放電ができなくなるという問題が生じるようになる。

そこで、本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、扁平渦巻状電極群の最外周に巻止めテープを貼着するとともに、その貼着位置を適正化して高加圧力で扁平な渦巻状電極群に加圧成形しても、最外周の極板芯体と粘着テープとの境界部分で極板芯体に切断が生じたりすることがない電池を提供することを目的とするものである。

本発明の角形電池は、金属箔からなる正極芯体に正極活物質を含む正極合剤層が形成された正極板板と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成された負極板とがセパレータを介して相対向するように扁平な渦巻状に巻回された扁平渦巻状電極群を備え、扁平渦巻状電極群の最外周に巻止めテープが貼着されている。そして、上記目的を達成するため、渦巻状電極群の最外周に配置される極板においては、内周側は芯体の両面に活物質が塗布された両面塗布部を備え、これに連続する外周側は芯体内面の片面のみに活物質が塗布され外面は芯体が露出した片面芯体露出部を備え、これに連続する最外周側は芯体の両面に活物質が未塗布の両面芯体露出部を備えているとともに、巻止めテープの一端部は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）で両面芯体露出部に貼着されているとともに、巻止めテープの他端部は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）で片面芯体露出部に貼着されている。あるいは、巻止めテープの一端部は扁平渦巻状電極群の平坦部で両面芯体露出部に貼着されているとともに、巻止めテープの他端部は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）で片面塗布部に貼着されている。

ここで、巻止用テープの両先端部が共に扁平状電極群の曲率部（Ｒ部）に位置するように貼着された電極群においては、巻止用テープの両先端部において、巻止用テープとの境界部の芯体に破断部を生じることはなかった。また、巻止用テープの一方の先端部が扁平状電極群の曲率部（Ｒ部）に位置する片面芯体露出部に貼着され、他方の先端部が扁平状電極群の平坦部に位置する両面芯体露出部に貼着された電極群においても、巻止用テープとの境界部の芯体に破断部を生じることはなかった。これは、巻止用テープの両先端部が扁平状電極群の曲率部（Ｒ部）に位置すると、この部分には加圧力が直接加わりにくいため、芯体に破断部を生じることはないと考えられる。また、巻止用テープの他方が扁平状電極群の平坦部に位置する両面芯体露出部に貼着されていても、両面芯体露出部の下部に活物質層が存在しないため、加圧時に芯体がクッションの役割の作用をして芯体に破断部を生じるのを防止するためと考えられる。

なお、扁平渦巻状電極群は渦巻状に巻回された渦巻状電極群を加圧成形により成形されたものであると、本発明を適用するとより効果的に作用する。この場合、加圧力が２０ＭＰａ未満であると、扁平状電極群の厚みを薄くすることができないために正極板と負極板の間の距離が短くすることがてきなく、劣化を招来する副反応が抑制されずに容量維持率が低下する。一方、加圧力が４０ＭＰａを超えるような大きな加圧力になると、巻止用テープとの境界部の芯体に破断部を生じるようになる。これらのことから、加圧成形による加圧力は２０ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であるのが望ましいということができる。さらに、アルミニウム箔は弾力性を有するので、巻状電極群の最外周に配置される極板の芯体はアルミニウム箔であるのが望ましい。

本発明の角形電池においては、扁平状電極群の最外周に貼着される巻止用テープの貼着位置を規定しているので、渦巻状電極群を高圧力で加圧成形して扁平状にしても、極板芯体と粘着テープとの境界部分で極板芯体に切断が生じたりすることがない電池を提供することが可能となる。

ついで、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。なお、図１は本発明をリチウムイオン電池に適用した場合の正極板を模式的に示す図あり、図１（ａ）はその平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図２は本発明をリチウムイオン電池に適用した場合の負極板を模式的に示す図あり、図２（ａ）はその平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

また、図３は、図１に示す正極板と図２に示す負極板を用いて渦巻状電極群を作製し、この渦巻状電極群の表面に粘着テープを貼着した後、扁平な渦巻状電極群に加圧成形された状態を模式的に示す図であり、図３（ａ）はその断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。なお、図３（ｂ）では様々な粘着テープ貼着位置をまとめて表示しており、渦巻状電極群に貼着されるのは図３（ａ）に示すようにいずれか１つである。図４は、図１に示す正極板と図２に示す負極板を用いて渦巻状電極群を作製し、この渦巻状電極群の表面に粘着テープを貼着した後、扁平な渦巻状電極群に加圧成形された状態を模式的に示す斜視図である。図５は充放電サイクルに対する充電状態での電池厚みの関係を示すグラフである。図６は充放電サイクルに対する電池容量の関係を示すグラフである。

１．正極板
まず、正極活物質としての平均粒径が５μｍのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）９４質量部と、導電剤としての人造黒鉛粉末３質量部とを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤と、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶かした結着剤としてのフッ化ビニリデン系重合体を固形分が３質量部となるように混合、混練して正極合剤スラリーを調製した。この正極合剤スラリーを正極芯体（例えば、アルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔からなり、厚みが１５μｍのもの）１１ａの両面に塗布量が４５０ｇ／ｍ²（片面塗布量は２２５ｇ／ｍ²）になるようにドクターブード法により塗布して、正極集電体１１ａの両面に正極合剤層１１ｂを形成した。

ついで、この正極合剤層１１ｂを乾燥させた後、合剤の充填密度が３．７ｇ／ｃｍ³になるようにローラプレス機により圧延し、その後、所定の寸法になるように短冊状に切断して正極板１１を作製した。この場合、正極芯体１１ａの外側塗布部（正極板１１を巻回して渦巻状電極群とした場合に渦巻の外側になる正極合剤層１１ｂ）の長さｘ１が３６０ｍｍ（ｘ１＝３６０ｍｍ）となり、非塗布部（芯体露出部１１ｃ，１１ｄ）の長さｘ２が１１０ｍｍ（ｘ２＝１１０ｍｍ）となるように正極合剤スラリーを塗布して正極合剤層１１ｂを形成させた。また、正極芯体１１ａの内側塗布部（正極板１１を巻回して渦巻状電極群とした場合に渦巻の内側になる正極合剤層１１ｂ）の長さｙ１が４２５ｍｍ（ｙ１＝４２５ｍｍ）となり、非塗布部（芯体露出部１１ｄ）の長さｙ２が４５ｍｍ（ｙ２＝４５ｍｍ）となるように正極合剤スラリーを塗布して正極合剤層１１ｂを形成させた。

また、折り曲げた際に正極リード１１ｆとなり、この正極リード１１ｆが渦巻状電極群１０の上端部から延出するように、正極芯体１１ａの後端部の露出部分１１ｄに略コ字状の切り込み１１ｅを入れた。これにより、渦巻状電極群とされた際の最外周部に位置する正極板１１においては、巻き終わり端部の内側および外側は正極合剤層１１ｂが存在しない両面芯体露出部１１ｄ（長さ：ｙ２）が配置され、その内部側の内側には正極合剤層１１ｂが存在し、外側には正極合剤層１１ｂが存在しない片面芯体露出部１１ｃ（長さ：ｘ２−ｙ２）が配置されることとなる。

２．負極板
一方、負極活物質としての塊状人造黒鉛（Ｌｃ値が１０００Å以上で、ｄ₀₀₂値が３．３５８Åで、平均粒径が２０μｍのもの）粉末と、固形分が４８％のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョンとを水に分散させ、さらに、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を加えて負極合剤スラリーを調製した。この場合、負極合剤スラリーは、乾燥後の固形分質量組成比が負極活物質：ＳＢＲ：ＣＭＣが９７：１．５：１．５となるように調製した。得られた負極合剤スラリーを負極芯体（例えば、銅箔からなり、厚みが１０μｍのもの）１２ａの両面に塗布量が２５０ｇ／ｍ²（片面塗布量は１２５ｇ／ｍ²）になるようにドクターブード法により塗布して負極合剤層１２ｂを形成した。

この場合、渦巻状電極群とした際の巻始部となる負極芯体１２ａの両面に、所定幅の負極合剤スラリーの非塗布部１２ｃが形成されるように、負極合剤スラリーを塗布して負極合剤層１２ｂを形成させた。ついで、この負極合剤層１２ｂを乾燥させた後、合剤の充填密度が１．５ｇ／ｃｍ³になるようにローラプレス機により圧延した。その後、２時間真空乾燥させ、所定の寸法の短冊状に切断した後、非塗布部１２ｃに負極リード１２ｄを溶接して負極板１２を作製した。

３．巻止め用粘着テープ
ポリプロピレン（ＰＰ）からなる基材に粘着剤してのゴム系粘着剤が塗布された粘着テープを所定の大きさ（この例においては、厚みが３０μｍ（この場合の厚みは粘着材の厚みも含む）で、幅が７ｍｍで、高さ（長さ）が４５ｍｍとなるようにした）に切断して巻止め用粘着テープ１４とした。

なお、巻止め用粘着テープ１４の基材としては、上述したポリプロピレン（ＰＰ）以外に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、不飽和カルボン酸エステルポリマー、シアノ基含有ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素含有ポリマー等の付加重合により得られるポリマー、ポリウレタン、ポリウレア、ポリカーボネイト等の重付加によるポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド等の重縮合によるポリマーなどを用いるようにしてもよい。

また、粘着剤としては、実質的に電解液により溶解または分解しない限り特に限定されないが、例えば主剤となる高分子がポリイソブチレン、シリコンゴム、ニトリルゴム、ネオプレン等のゴム系粘着剤、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、アミノ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、イソシアナート樹脂等の熱硬化性樹脂系粘着剤などを用いるようにしてもよい。

４．扁平状渦巻状電極群
ついで、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ１３を用意した後、上述のようにして作製した正極板１１と負極板１２との間にセパレータ１３を挟み込んで、渦巻状に卷回して渦巻状電極群を作製した。この場合、正極板１１が渦巻状電極群の最外周に配置されるように積層して巻回するとともに、渦巻状電極群の最外周部に位置する正極板１１の巻き終わり端部の内側および外側は正極合剤層１１ｂが存在しない両面芯体露出部１１ｄ（長さ：ｙ２）が配置され、その内部側の内側には正極合剤層１１ｂが存在し、外側には正極合剤層１１ｂが存在しない片面芯体露出部１１ｃ（長さ：ｘ２−ｙ２）が配置されるように巻回した。

この後、上述した巻止用粘着テープ１４を用意し、得られた渦巻状電極群の最外周に配置された正極板１１の両面芯体露出部１１ｄ（巻回方向の内側および外側の両方に正極合剤層１１ｂが存在しない部分）と、その内周側の片面芯体露出部１１ｃ（巻回方向の外側のみが正極合剤層１１ｂが存在しない部分）が差し渡されるように巻止用粘着テープ１４をそれぞれ貼着して、渦巻状電極群が巻きほぐれてしまわないようにした。ついで、上述のように作製した渦巻状電極群の両側から所定の加圧力となるようにプレスの圧力を制御して加圧成形し、図３および図４に示すように、横断面形状が長円形状（扁平状）電極群１０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ）をそれぞれ作製した。このとき、扁平状電極群１０の最外周に配置された正極板１１の正極芯体１１ａの先端部Ｘが曲率部（Ｒ部）（図３（ｂ）の点線内）に位置するようにしてプレス成形した。

なお、プレス後の扁平状電極群１０のプレス面の面積は約１４．４ｃｍ²（３．２ｃｍ×４．５ｃｍ）であった。ここで、巻止用粘着テープ１４の一方の先端部ＹがＲ部の片面芯体露出部分１１ｃに位置し、他方の先端部ＺはＲ部の両面芯体露出部分１１ｄに位置するように２０ＭＰａの加圧力でプレス成形されて形成された扁平状電極群１０を電極群ａとした。同様に、巻止用粘着テープ１４の一方の先端部ＹがＲ部の片面芯体露出部１１ｃに位置し、他方の先端部ＺはＲ部の先で平坦な両面芯体露出部１１ｄに位置するように２０ＭＰａの加圧力でプレス成形されたものを電極群ｂとした。また、巻止用粘着テープ１４の一方の先端部ＹがＲ部の片面芯体露出部１１ｃに位置し、他方の先端部ＺはＲ部の先で平坦な両面芯体露出部１１ｄに位置するように４０ＭＰａの加圧力でプレス成形されたものを電極群ｃとした。

さらに、巻止用粘着テープ１４の一方の先端部ＹがＲ部の片面芯体露出部１１ｃに位置し、他方の先端部ＺはＲ部の先で平坦な両面芯体露出部１１ｄに位置するように６７ＭＰａの加圧力でプレス成形されたものを電極群ｄとした。また、巻止用粘着テープ１４の一方の先端部ＹがＲ部の先で平坦な片面芯体露出部１１ｃに位置し、他方の先端部ＺがＲ部の両面芯体露出部分１１ｄに位置するように２０ＭＰａの加圧力でプレス成形されたものを電極群ｅとした。また、巻止用粘着テープ１４の一方の先端部ＹがＲ部の先で平坦な片面芯体露出部１１ｃに位置し、他方の先端部ＺがＲ部の先で平坦な両面芯体露出部１１ｄに位置するように２０ＭＰａの加圧力でプレス成形されたものを電極群ｆとした。また、巻止用粘着テープ１４の一方の先端部ＹがＲ部の先で平坦な片面芯体露出部１１ｃに位置し、他方の先端部ＺがＲ部の先で平坦な両面芯体露出部１１ｄに位置するように１４ＭＰａの加圧力でプレス成形されたものを電極群ｇとした。

ここで、上述のようにして扁平状電極群ａ〜ｇを作製するに際して、例えば、図７に示すように、正極芯体１１ａと巻止用粘着テープ１４との境界部（Ｙ端，Ｚ端）に正極芯体１１ａの破断部αが生じたか否かを目視により確認すると、下記の表１に示すような結果が得られた。

上記表１の結果から明らかなように、巻止用粘着テープ１４の先端部Ｙ，Ｚが共に扁平状電極群１０のＲ部の１１ｃ、１１ｄの上に位置するように貼着された電極群ａにおいては、巻止用粘着テープ１４のＹ端およびＺ端に両方において、正極芯体１１ａとの境界部の正極芯体１１ａに破断部α（図７参照）を生じることはなかった。また、巻止用粘着テープ１４の先端部Ｙが扁平状電極群１０のＲ部の１１ｃ（渦巻の内側は正極合剤層１１ｂが存在する）上に位置し、もう一方の先端部Ｚが扁平状電極群１０の平坦な１１ｄ（渦巻の内側、外側は共に正極合剤層１１ｂが存在しない）上に位置するように貼着された電極群ｂ，ｃにおいては、正極芯体１１ａとの境界部の正極芯体１１ａに破断部α（図７参照）を生じることはなかった。

ただし、扁平状電極群１０を形成する際の加圧力を６７ＭＰａにしてプレス成形された電極群ｄにおいては、巻止用粘着テープ１４の先端部Ｙが扁平状電極群１０のＲ部の１１ｃ（渦巻の内側は正極合剤層１１ｂが存在する）上に位置し、もう一方の先端部Ｚが扁平状電極群１０の平坦な１１ｄ（渦巻の内側、外側は共に正極合剤層１１ｂが存在しない）上に位置するように貼着されていても、粘着テープ１４の先端部Ｚと正極芯体１１ａとの境界部に破断部α（図７参照）が生じる結果となった。

一方、巻止用粘着テープ１４の先端部Ｙが扁平状電極群１０のＲ部の先の平坦な１１ｃ（渦巻の内側は正極合剤層１１ｂが存在する）上に位置し、もう一方の先端部Ｚが扁平状電極群１０の平坦な１１ｄ（渦巻の内側、外側は共に正極合剤層１１ｂが存在しない）上に位置するように貼着された電極群ｅ，ｆにおいては、粘着テープ１４の先端部Ｙと正極芯体１１ａとの境界部に破断部α（図７参照）が生じる結果となった。ただし、扁平状電極群１０を形成する際の加圧力を１４ＭＰａにしてプレス成形された電極群ｇにおいては、巻止用粘着テープ１４の先端部Ｙが扁平状電極群１０のＲ部の先の平坦な１１ｃ上に位置し、もう一方の先端部Ｚが扁平状電極群１０の平坦な１１ｄ上に位置するように貼着されていても、粘着テープ１４の先端部Ｙと正極芯体１１ａとの境界部に破断部α（図７参照）が生じることはなかった。

これらのことから、巻止めテープの一端部（Ｙ端）は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）の片面芯体露出部１１ｃに貼着されているとともに、他端部（Ｚ端）も扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）で両面芯体露出部１１ｄに貼着されているのが望ましいということができる。又は、巻止めテープの一端部（Ｙ端）は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）の片面芯体露出部１１ｃに貼着されているとともに、他端部（Ｚ端）は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）の先の平坦な両面芯体露出部１１ｄに貼着されているのが望ましいということができる。

５．非水電解液二次電池の作製
ついで、外形寸法の高さが５０ｍｍで、幅が３４ｍｍで、厚みが５．２ｍｍのアルミニウム製の角形外装缶を用意した。なお、角形外装缶の材質はこれに限ることはなく、例えば、鉄あるいは鉄合金製のものを用いるようにしてもよい。ついで、上述のように作製した電極群ａ（巻止め用粘着テープを用い、プレス圧力が２０ＭＰａで加圧成形されたもの），ｇ（巻止め用粘着テープを用い、プレス圧力が１４ＭＰａで加圧成形されたもの）を角形外装缶の開口部からそれぞれ挿入した。この後、各電極群ａ，ｇの正極板１１から延出する正極集電リード１１ｆを外装缶（正極端子を兼ねる）に溶接するとともに、負極板１２から延出する負極集電リード１２ｄを負極端子に溶接した。

この後、角形外装缶の開口部内に絶縁スペーサを配置した後、角形外装缶の開口部の上に封口板を配置した後、これらの接合部にレーザー光を照射して、角形外装缶の上に封口板を接合した。ついで、封口板に設けられた注液口から非水電解液を注液した後、注液口を封止して密閉して、設計容量が１０００ｍＡｈの非水電解液二次電池Ａ（電極群ａを用いたもの），Ｇ（電極群ｇを用いたもの）をそれぞれ作製した。なお、封口板の中央部には絶縁ガスケットを介して負極端子が配設されており、この負極端子内にガス排出弁が配置されている。なお、非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルカーボネート（ＥＭＣ）を等体積比で混合した溶媒に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）からなる溶質を１モル／リットル溶解させた非水溶液を用いた。

この場合、溶媒に溶解される溶質としては、ＬｉＰＦ₆以外に、ＬｉＢＦ₄，ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃，ＬｉＡｓＦ₆，ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂，ＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃，ＬｉＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＳＯ₃等を用いてもよい。また、混合溶媒としては、上述したＥＣとＥＭＣとの混合溶媒以外に、水素イオンを供給する能力のない非プロトン性溶媒、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）等を使用し、これらとジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、エトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）等の低沸点溶媒との混合溶媒を用いてもよい。

６．充放電サイクル試験
これらの各電池Ａ，Ｇをそれぞれ室温（約２５℃）で、１０００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で、電池電圧が４．２Ｖになるまで定電流充電し、４．２Ｖの定電圧で電流値が１０ｍＡに達するまで定電圧充電した。この後、１０００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で、電池電圧が２．７５Ｖに達するまで放電させるという充放電サイクルを６００サイクル繰り返して行った。このとき、１サイクル、１００サイクル、３００サイクル、５００サイクル後に電池厚み（ｍｍ）を測定するととともに電池容量（ｍＡｒ）を測定すると、下記の表２に示すように結果が得られた。

また、電池厚みの測定に基づいて、１サイクル目に対する１００サイクル、３００サイクル、５００サイクル後の電池厚みの膨れ（ｍｍ）および容量維持率（％）を求めると、下記の表２に示すように結果が得られた。なお、１サイクル、１００サイクル、３００サイクル、５００サイクル後の電池厚みの変化をグラフに示すと、図５に示すような結果が得られた。また、１サイクル、１００サイクル、３００サイクル、５００サイクル後の電池容量の変化をグラフに示すと、図６に示すような結果が得られた。

上記表２および図４の結果から明らかなように、電池Ａと電池Ｇとを比較すると、電池Ａの方が電池Ｇよりも充放電サイクル初期（１サイクル）時点での電池厚みが０．１５ｍｍだけ薄く、各サイクルで電池厚みの膨れも小さく、かつ５００サイクル後の結果においても、電池厚みの膨れが０．２７ｍｍだけ薄くなっており、電池容量維持率においても、電池Ａの方が電池Ｇよりも７％だけ高い結果となっていることが分かる。

ここで、電池Ａが初期での厚みが電池Ｇよりも薄いのは、電池Ａの方が扁平状電極群ａを形成する際の成形圧が２０ＭＰａで、電池Ｇの扁平状電極群ｇの１４ＭＰａの成形圧よりも大きいために、扁平状電極群ａの厚みを薄くできるためである。そして、扁平状電極群ａを形成する際の成形圧を大きくすると、５００サイクル後のサイクル特性は初期の厚みの差以上に膨れが小さくなり、かつ容量維持率も向上するようになる。これは、扁平状電極群ａの厚みを薄くすることにより、結果的に正極板１１と負極板１２の間の距離が短くなって、反応が均一になるために、劣化を招来する副反応が抑制されたためと考えられる。

なお、上述した実施の形態においては、本発明を非水電解液二次電池に適用する例について説明したが、本発明の角形電池は、非水電解液二次電池に限らず、最外周に巻止めテープが貼着された扁平渦巻状電極群を直方体状の金属製外装缶内に収容された角形電池であれば、ニッケル−水素蓄電、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池やその他の蓄電池に適用できることは明らかである。また、本発明の角形電池は、電極群が収納される外装缶の形状において、厳密に直方体形状に限定するものではなく、横断面形状が長円形状の外装缶に電極群を収容した電池も含むものである。

また、上述した実施の形態においては、正極活物質にコバルト酸リチウムを用いた例について説明したが、コバルト酸リチウム以外に、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複合酸化物あるいは二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）、五酸化バナジウム、五酸化ニオブなどの金属酸化物、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどの金属カルコゲン化物等も使用できる。

また、上述した実施の形態においては、負極活物質として天然黒鉛を用いた例について説明したが、天然黒鉛以外に、リチウムイオンを吸蔵・放出し得るカーボン系材料、例えば、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこれらの焼成体、人造黒鉛、非晶質酸化物等の公知のものを用いてもよい。また、同様にリチウムイオンを吸蔵・放出し得るシリコン系材料、シリコンとカーボン系材料の混合物を用いてもよい。また、リチウム、リチウムを主体とする合金を負極に用いても、本発明を適用できるのは勿論である。

本発明をリチウムイオン電池に適用した場合の正極板を模式的に示す図あり、図１（ａ）はその平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 本発明をリチウムイオン電池に適用した場合の負極板を模式的に示す図あり、図２（ａ）はその平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図１に示す正極板と図２に示す負極板を用いて渦巻状電極群を作製し、この渦巻状電極群の表面に粘着テープを貼着した後、扁平な渦巻状電極群に加圧成形された状態を模式的に示す図であり、図３（ａ）はその断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。 図１に示す正極板と図２に示す負極板を用いて渦巻状電極群を作製し、この渦巻状電極群の表面に粘着テープを貼着した後、扁平な渦巻状電極群に加圧成形された状態を模式的に示す斜視図である。 充放電サイクルに対する充電状態での電池厚みの関係を示すグラフである。 充放電サイクルに対する電池容量の関係を示すグラフである。 加圧力により巻止用テープとの境界部の芯体に破断部を生じた状態を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１０…扁平状電極群、１１…正極板、１１ａ…正極芯体、１１ｂ…正極合剤層、１１ｃ…片面芯体露出部、１１ｄ…両面芯体露出部、１１ｅ…切り込み部、１１ｆ…正極集電リード、１２…負極板、１２ｂ…負極合剤層、１２ｄ…負極集電リード、１４…巻止用粘着テープ

Claims (5)

1. 金属箔からなる正極芯体に正極活物質を含む正極合剤層が形成された正極板板と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成された負極板とがセパレータを介して相対向するように扁平な渦巻状に巻回された扁平渦巻状電極群を備え、該扁平渦巻状電極群の最外周に巻止めテープが貼着された角形電池であって、
   前記渦巻状電極群の最外周に配置される極板においては、内周側は芯体の両面に活物質が塗布された両面塗布部を備え、これに連続する外周側は芯体内面の片面のみに活物質が塗布され外面は芯体が露出した片面芯体露出部を備え、これに連続する最外周側は芯体の両面に活物質が未塗布の両面芯体露出部を備えているとともに、
   前記巻止めテープの一端部は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）で前記両面芯体露出部に貼着されているとともに、前記巻止めテープの他端部は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）で前記片面芯体露出部に貼着されていることを特徴とする角形電池。
2. 金属箔からなる正極芯体に正極活物質を含む正極合剤層が形成された正極板板と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成された負極板とがセパレータを介して相対向するように扁平な渦巻状に巻回された扁平渦巻状電極群を備え、該扁平渦巻状電極群の最外周に巻止めテープが貼着された角形電池であって、
   前記渦巻状電極群の最外周に配置される極板においては、内周側は芯体の両面に活物質が塗布された両面塗布部を備え、これに連続する外周側は芯体内面の片面のみに活物質が塗布され外面は芯体が露出した片面芯体露出部を備え、これに連続する最外周側は芯体の両面に活物質が未塗布の両面芯体露出部を備えているとともに、
   前記巻止めテープの一端部は扁平渦巻状電極群の平坦部で前記両面芯体露出部に貼着されているとともに、前記巻止めテープの他端部は扁平渦巻状電極群の曲率部（Ｒ部）で前記片面塗布部に貼着されていることを特徴とする角形電池。
3. 前記扁平渦巻状電極群は渦巻状に巻回された渦巻状電極群を前記巻止めテープが貼着された後に加圧成形により成形されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角形電池。
4. 前記加圧成形による加圧力は２０ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載の角形電池。
5. 前記渦巻状電極群の最外周に配置される極板の芯体はアルミニウム箔であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の角形電池。
   

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