JP4707328B2 - 渦巻状電極群を備えた電池およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は渦巻状電極群を備えた電池に係わり、特に、金属箔からなる正極芯体に正極活物質が塗布された正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質が塗布された負極とがセパレータを介して相対向するようにして巻回された渦巻状電極群を外装缶内に備えた電池およびその製造方法に関する。

一般に、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池は以下のようにして作製されている。即ち、ＬｉＣｏＯ₂，ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＭｎＯ₂，ＬｉＭｎ₂Ｏ₄などからなる正極活物質と炭素系導電剤と有機溶剤等を混合してスラリーあるいはペーストを作製し、これをアルミニウム箔などからなる正極芯体に塗布して正極を作製する。一方、天然黒鉛よりなる負極活物質と結着剤等を有機溶剤に溶解してスラリーあるいはペーストを作製し、これを銅箔などからなる負極芯体に塗布して負極を作製する。

これらの正極と負極をポリエチレン製微多孔膜などからなるセパレータを間にして重ね合わせ、巻き取り機により渦巻状に卷回した後、最外周をテープ止めして渦巻状電極群とする。ついで、これをそのままあるいは扁平状に押し潰して外装缶内に挿入した後、例えば、負極に接続された負極リード（負極集電タブ）と負極端子（外装缶が兼ねている場合もある）とを接続するとともに、正極に接続された正極リード（正極集電タブ）と正極端子とを接続する。ついで、外装缶内に有機溶媒に電解質塩を添加した非水電解液を注入した後、外装缶の開口部を気密に封口することによりリチウムイオン電池が作製される。

上述した渦巻状電極群においては、例えば特許文献１に示されるように、正極活物質あるいは負極活物質の塗布領域と未塗布領域との境界部などのように、渦巻状に巻回された際に局所的に加圧力が大きくなる部分での短絡の発生率が大きくなる。このため、このような部位（短絡想定位置）に絶縁テープを貼着して、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ようになされている。
特開２００２−４２８８１号公報

ところで、図８に示すように、活物質層６２の塗布領域６２ａと未塗布領域（芯体となる金属箔６１が露出した部分）６２ｂとの境界部に絶縁テープ６３が貼着された電極６０を用いて渦巻状に巻回すると、巻回速度が大きくなるに伴って、特に、巻始部近傍の絶縁テープ６３が貼着されたＡ，Ｂ，Ｃ部で箔切れが発生するという問題を生じた。これは、Ａ部およびＣ部においては、絶縁テープ６３のエッジ部（端部）となるため、渦巻状に巻回する際の曲率が小さくなって鋭角に折れ曲がるようになる。このため、絶縁テープ６３が貼着された金属箔６１のＡ部およびＣ部にストレスが発生して、Ａ部およびＣ部において箔切れが生じたと考えられる。

また、活物質層６２が塗布された後の圧延工程において、活物質層６２の塗布端部となるＢ部においては押圧力が大きくなるため、この金属箔６１のＢ部でのストレスが特に大きくなって応力歪みが生じることとなる。そして、このように応力歪みが生じた金属箔６１のＢ部に、さらに渦巻状に巻回する際のストレスが付加されるようになって、このＢ部において箔切れが生じたと考えられる。このため、貼着部にストレスを与えないように絶縁テープの厚みをできる限り薄くすることが考えられるが、絶縁テープの厚みを薄くし過ぎると、対極との間の耐絶縁性が低下して、短絡が生じる恐れがある。このため、絶縁テープの厚みを薄くすることには限度があることとなる。

そこで、本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、耐絶縁性を低下させることなく、芯体となる金属箔へのストレスが付加されるのを低減して、渦巻状に巻回する際に箔切れが生じないようにして、生産性が向上し、品質が安定した電池を提供することを目的とする。

本発明は金属箔からなる正極芯体に正極活物質が塗布された正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質が塗布された負極とがセパレータを介して相対向するように巻回された渦巻状電極群を備えた電池であって、上記目的を達成するため、正極および負極の少なくとも一方は金属箔が露出する露出部を備えているとともに活物質塗布端部の近傍の少なくとも１箇所には該塗布端部の近傍から露出部に亘って絶縁テープが貼着されており、貼着された絶縁テープは、露出部に貼着された該テープの一方の端部部分となるａ部と、該ａ部の終端から活物質塗布端部までのｂ部と、活物質塗布端部から該活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、活物質塗布部に貼着されたｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部（他方の端部部分となる）とからなり、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有していることを特徴とする

このように、貼着された絶縁テープが、露出部に貼着された該テープの一方の端部部分となるａ部と、このａ部の終端から活物質塗布端部までのｂ部と、活物質塗布端部から活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、活物質塗布部に貼着されたｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部（他方の端部部分となる）とからなり、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有していると、厚みが薄い絶縁テープが貼着された部位の金属箔へのストレスを低減することが可能となる。これにより、絶縁テープを貼着することにより生じた箔切れを防止できるようになる。この場合、絶縁テープが貼着された少なくとも１箇所は渦巻状電極群の巻始端部側の内側あるいは外側に形成された露出部と活物質塗布端部の近傍に亘る位置であるのが望ましい。これは、渦巻状電極群の巻始端部側に形成された露出部と活物質塗布端部の近傍に亘る位置が、渦巻状電極群の巻回時に最もストレスを受けやすい部位であるからである。

そして、このような構造の渦巻状電極群とするためには、金属箔の端部側に該金属箔が露出した露出部を形成するように活物質を塗布する活物質塗布工程と、露出部に貼着されて一方の端部部分となるａ部と、このａ部の終端から活物質塗布端部までのｂ部と、活物質塗布端部からこの活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、活物質塗布部に貼着されたｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部（他方の端部部分となる）とからなり、かつ、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有するように形成された絶縁テープを活物質が塗布された活物質塗布端部の近傍の少なくとも１箇所に該塗布端部の近傍から露出部に亘って貼着する絶縁テープ貼着工程とを備えるようにすればよい。

また、金属箔の端部側に該金属箔が露出した露出部を形成するように活物質を塗布する活物質塗布工程と、活物質が塗布された活物質塗布端部の近傍の少なくとも１箇所に所定幅の絶縁テープを貼着する絶縁テープ貼着工程と、露出部に貼着された該テープの一方の端部部分となるａ部と、このａ部の終端から活物質塗布端部までのｂ部と、活物質塗布端部からこの活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、活物質塗布部に貼着されたｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部（他方の端部部分となる）とからなり、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有するように絶縁テープを加熱加圧する加熱加圧工程とを備えるようにしてもよい。
さらに、金属箔の端部側に該金属箔が露出した露出部を形成するように活物質を塗布する活物質塗布工程と、露出部に貼着されて一方の端部部分となるａ部と、このａ部の終端から活物質塗布端部までのｂ部と、活物質塗布端部からこの活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、活物質塗布部に貼着されたｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部（他方の端部部分となる）とが形成され、かつ、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有するように絶縁テープを加熱加圧する加熱加圧工程とを備えるようにしてもよい。

本発明の渦巻状電極群においては、貼着された絶縁テープは、露出部に貼着された該テープの一方の端部部分となるａ部と、このａ部の終端から活物質塗布端部までのｂ部と、活物質塗布端部からこの活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、活物質塗布部に貼着されたｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部（他方の端部部分となる）とからなり、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有している絶縁テープが貼着されているので、厚みが薄い絶縁テープが貼着された部位の金属箔へのストレスを低減することが可能となり、絶縁テープを貼着することにより生じた箔切れを防止できるようになる。

以下に、本発明をリチウムイオン電池に適用した場合の好ましい実施の形態を図１〜図７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するための正極板を模式的に示す図あり、図１（ａ）はその正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図２は図１の正極板の一部に絶縁テープを貼着した状態の要部の断面を示す断面図である。図３はロール状に巻かれた絶縁テープを模式的に示す斜視図である。

また、図４は負極板を模式的に示す図あり、図４（ａ）はその正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図５は正極板と負極板をセパレータを介して積層したものを渦巻状に巻回して渦巻状電極群を形成する状態を模式的に示す斜視図である。図６は渦巻状電極群を示す図であり、図６（ａ）は渦巻状電極群の横断面を示す断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の要部を拡大して示す拡大断面図である。図７は変形例の製造方法の要部を模式的に示す断面図である。

１．正極
ＬｉＣｏＯ₂からなる正極活物質と、アセチレンブラック、グラファイト等の炭素系導電剤とからなる正極合剤に、結着剤としてのポリビニリデンフルオライト（ＰＶＤＦ）がＮ−メチルピロリドンからなる有機溶剤に溶解された結着剤溶液を混合して、スラリーあるいはペーストとした。これらのスラリーあるいはペーストを、スラリーの場合はダイコーター、ドクターブレード等を用いて、ペーストの場合はローラコーティング法等により正極芯体（例えば、厚みが１５μｍのアルミニウム箔）１１の両面に均一に塗布して、活物質層１２を塗布した正極活物質塗布板を形成した。

この後、正極活物質層１２を塗布した正極活物質塗布板を乾燥機内に通過させて、スラリーあるいはペースト作製に必要であった有機溶剤を揮散させて除去し、乾燥させた。ついで、乾燥後の正極活物質塗布板を正極合剤の充填密度が３．７ｇ／ｍｌになるようにロールプレス機により圧延した後、所定の寸法（例えば、幅が５６ｍｍで、長さが６３０ｍｍ）になるように切断して正極板１０を作製した。

この場合、後述する渦巻状電極群が作製された際に、この渦巻状電極群の最内周部および最外周部に配置される部分には、正極芯体１１に正極活物質層１２が存在しない芯体露出部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを形成するようにしている。なお、芯体露出部１２ａは渦巻状電極群の最内周部の芯体１２の内側に配置される部分であって、正極１０の内周側端部から２０ｍｍまでは活物質の未塗布領域となるようになされている。

また、芯体露出部１２ｂは渦巻状電極群の最内周部の芯体１２の外側に配置される部分であって、正極１０の内周側端部から５ｍｍまでは活物質の未塗布領域となるようになされている。さらに、芯体露出部１２ｃ，１２ｄは渦巻状電極群の最外周部の芯体１２の内側および外側に配置される部分であって、正極１０の外周側端部から５５ｍｍまでは活物質の未塗布領域となるようになされている。そして、芯体露出部１２ａの端部側に正極集電タブ（正極リード）１３が溶接されている。

２．絶縁テープ
ついで、図３に示すように、所定幅（例えば、１０ｍｍ）でロール状に巻かれた絶縁テープ２０（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６，ｘ７）を用意した。この場合、絶縁テープ２０（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６，ｘ７）としては、厚みが２０μｍのプリプロピレン（ＰＰ）からなる基材に、エチレン−アクリル酸エステル共重合体（ＥＥＡ）からなる糊材の厚みが１０μｍになるように塗布されたものを用いている。そして、図２に示すように、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の厚みが以下のようになるように、加熱ローラを用いて絶縁テープ２０（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６，ｘ７）を成形している。

ここで、図２に示すように、ａ部（芯体１１に貼着される幅０．５ｍｍの端部部分）の厚みが３０μｍで、ｂ部（芯体１１に貼着される幅６．０ｍｍのａ部の端部から未塗布領域の端部までの部分）の厚みが３０μｍで、ｃ部（活物質層１２の端部に貼着される幅３．０ｍｍの部分）の厚みが３０μｍで、ｄ部（活物質層１２に貼着される幅０．５ｍｍの端部部分）の厚みが２５μｍとなる絶縁テープ２０をテープｘ１とした。なお、ｃ部のｄ部側にはｃ部からｄ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されている。

同様に、ａ部の厚みが３０μｍで、ｂ部の厚みが３０μｍで、ｃ部の厚みが３０μｍで、ｄ部の厚みが２０μｍとなる絶縁テープ２０をテープｘ２とした。なお、この場合も、ｃ部のｄ部側にはｃ部からｄ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されている。また、ａ部の厚みが３０μｍで、ｂ部の厚みが３０μｍで、ｃ部の厚みが２０μｍで、ｄ部の厚みが２０μｍとなる絶縁テープ２０をテープｘ３とした。なお、この場合、ｂ部のｃ部側にはｂ部からｃ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されている。

また、ａ部の厚みが３０μｍで、ｂ部の厚みが３０μｍで、ｃ部の厚みが２０μｍで、ｄ部の厚みが１５μｍとなる絶縁テープ２０をテープｘ４とした。なお、この場合は、ｂ部のｃ部側にはｂ部からｃ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されているとともに、ｃ部のｄ部側にはｃ部からｄ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されている。

また、ａ部の厚みが２０μｍで、ｂ部の厚みが３０μｍで、ｃ部の厚みが２０μｍで、ｄ部の厚みが１５μｍとなる絶縁テープ２０をテープｘ５とした。なお、この場合は、ｂ部のａ部側にはｂ部からａ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されており、ｂ部のｃ部側にはｂ部からｃ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されており、さらに、ｃ部のｄ部側にはｃ部からｄ部に向けて厚みが薄くなる傾斜部が形成されている。
さらに、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の厚みが全て３０μｍとなる絶縁テープ２０をテープｘ６とした。また、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の厚みが全て２０μｍとなる絶縁テープ２０をテープｘ７とした。

なお、絶縁テープ２０（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６，ｘ７）としては、上述した材質以外に、厚みが１４〜３０μｍのプリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＡＮ）等からなる基材に、ゴム系粘着材、エチレン酢酸ビニール共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡＡ）等の糊材を厚みが１０〜１５μｍになるように塗布したものを用いてもよい。

そして、この正極１０の芯体露出部１２ａと正極活物質層１２との境界部、および芯体露出部１２ｂと正極活物質層１２との境界部に、それぞれ上述した絶縁テープ２０（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６，ｘ７）を貼着し、これを正極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｘ，ｙとした。なお、絶縁テープｘ１を貼着したものを正極ａとし、絶縁テープｘ２を貼着したものを正極ｂとし、絶縁テープｘ３を貼着したものを正極ｃとし、絶縁テープｘ４を貼着したものを正極ｄとし、絶縁テープｘ５を貼着したものを正極ｅとした。また、絶縁テープｘ６を貼着したものを正極ｘとし、絶縁テープｘ７を貼着したものを正極ｙとした。

３．負極
一方、負極活物質としての黒鉛（比表面積約３.０ｍ²/ｇ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と、結着剤としてのスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を質量比で９５：３：２の割合で混合して負極合剤を調製した。この負極合剤に水を添加、混合してスラリーとした。この後、このスラリーを銅箔からなる負極集電体３１の両面にドクターブレード法もしくはダイコート法により塗布して、負極活物質層３２を形成した。

ついで、乾燥後の負極活物質塗布板をロールプレス機により圧延した後、所定の寸法（例えば、幅が５６ｍｍで、長さが６３０ｍｍ）になるように切断して負極３０を作製した。なお、後述のように渦巻状電極群が作製された際に、最外周部に配置される負極３０の両面には負極活物質層３２が存在しない未塗布領域を形成して、この未塗布領域の端部側に負極集電タブ３３を溶接している。

４．渦巻状電極群
ついで、上述のようにして作製された正極１０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｘ，ｙ）と負極３０とを用いて、これらの間にセパレータ４０（図５参照）を介在させて積層した後、これを巻き取り機により渦巻状に巻回して、渦巻状電極群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｘ，Ｙをそれぞれ作製した。この場合、巻き取り機の巻芯（図示せず）の直径を３ｍｍとし、巻き取り速度が５００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、２５００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍになるように調整して、渦巻状電極群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｘ，Ｙをそれぞれ作製した。

これらの渦巻状電極群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｘ，Ｙの巻回時に箔切れが生じたか否かを検証するために、巻き取り後、これらの渦巻状電極群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｘ，Ｙをそれぞれ解体して、箔切れが生じたか否かを確認した。その結果、下記の表１に示すような結果が得られた。なお、下記の表１においては、各電極群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｘ，Ｙをそれぞれ３０個ずつ用いた場合の結果を示していて、その３０個の内の１個でも箔切れが生じたものを×印で表し、１個も箔切れが生じなかったものを○印で示している。

上記表１の結果から明らかなように、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の厚みが全て３０μｍとなる絶縁テープ２０（ｘ６）を貼着した正極ｘを用いた渦巻状電極群Ｘ、およびａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の厚みが全て２０μｍとなる絶縁テープ２０（ｘ７）を貼着した正極ｙ用いた渦巻状電極群Ｙにおいては、巻き取り速度が５００ｒｐｍの低速であっても箔切れが生じて、これよりも低速度で巻回を行わないと正常な渦巻状電極群Ｘ，Ｙが生産できないことが分かる。

一方、ａ部、ｂ部、ｃ部の厚みが３０μｍで、ｄ部の厚みが２５μｍとなる絶縁テープ２０（ｘ１）を貼着した正極ａを用いた渦巻状電極群Ａにおいては、巻き取り速度が５００ｒｐｍでは箔切れが生じることがなく、巻き取り速度が１０００ｒｐｍになると箔切れが生じることが分かる。また、ａ部、ｂ部、ｃ部の厚みが３０μｍで、ｄ部の厚みが２０μｍとなる絶縁テープ２０（ｘ２）を貼着した正極ｂを用いた渦巻状電極群Ｂにおいては、巻き取り速度が５００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍでは箔切れが生じることがなく、巻き取り速度が２０００ｒｐｍになると箔切れが生じることが分かる。

また、ａ部、ｂ部の厚みが３０μｍで、ｃ部、ｄ部の厚みが２０μｍとなる絶縁テープ２０（ｘ３）を貼着した正極ｃを用いた渦巻状電極群Ｃにおいては、巻き取り速度が５００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍ，２０００ｒｐｍでは箔切れが生じることがなく、巻き取り速度が２５００ｒｐｍになると箔切れが生じることが分かる。また、ａ部、ｂ部の厚みが３０μｍで、ｃ部の厚みが２０μｍで、ｄ部の厚みが１５μｍとなる絶縁テープ２０（ｘ４）を貼着した正極ｄを用いた渦巻状電極群Ｄにおいては、巻き取り速度が５００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍ，２０００ｒｐｍ，２５００ｒｐｍでは箔切れが生じることがなく、巻き取り速度が３０００ｒｐｍになると箔切れが生じることが分かる。

さらに、ａ部の厚みが２０μｍで、ｂ部の厚みが３０μｍで、ｃ部の厚みが２０μｍで、ｄ部の厚みが１５μｍとなる絶縁テープ２０（ｘ５）を貼着した正極ｅを用いた渦巻状電極群Ｅにおいては、巻き取り速度が５００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍ，２０００ｒｐｍ，２５００ｒｐｍ，３０００ｒｐｍでは箔切れが生じることがなく、このような３０００ｒｐｍという高速度で巻回を行っても正常な渦巻状電極群Ｅが生産できることが分かる。

これは、正極芯体１１となるアルミニウム箔に特にストレスが付与されやすいｄ部において、このｄ部の絶縁テープ２０の厚みを３０μｍから２５μｍ、２５μｍから２０μｍ、２０μｍから１５μｍに薄くするに伴って、正極芯体１１となるアルミニウム箔に付与されるストレスが低減されるためと考えられる。また、ｄ部と同様に正極芯体１１となるアルミニウム箔にストレスが付与されやすいｃ部において、このｃ部の絶縁テープ２０の厚みを３０μｍから２０μｍに薄くするに伴って、正極芯体１１となるアルミニウム箔に付与されるストレスが低減されるためと考えられる。さらに、ｄ部、ｃ部と同様に正極芯体１１となるアルミニウム箔にストレスが付与されやすいａ部において、このａ部の絶縁テープ２０の厚みを３０μｍから２０μｍに薄くするに伴って、正極芯体１１となるアルミニウム箔に付与されるストレスが低減されるためと考えられる。

５．変形例
上述した例においては、予めａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の厚みが適宜異なるように形成した絶縁テープ２０を用いて、この絶縁テープ２０を正極板１０の芯体露出部１２ａと正極活物質層１２との境界部、および芯体露出部１２ｂと正極活物質層１２との境界部に貼着する例について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形が可能であって、以下にその変形例の一例について説明する。

まず、上述のように作製された正極板１０を用意するとともに、厚みが２０μｍのプリプロピレン（ＰＰ）からなる基材に、エチレン−アクリル酸エステル共重合体（ＥＥＡ）からなる糊材の厚みが１０μｍになるように塗布された絶縁テープ２０を用意した。この後、この正極板１０の芯体露出部１２ａと正極活物質層１２との境界部、および芯体露出部１２ｂと正極活物質層１２との境界部に、それぞれ絶縁テープ２０を貼着した。

ついで、図７に示すように、ａ部を形成するための凸部５１ａを備えるとともに、ｂ部のａ部側に傾斜部を形成するための傾斜部５１ｂを備えた第１加熱治具５１と、ｄ部を形成するための凸部５２ａを備えた第２加熱治具５２とからなる成形型５０を用意する。この成形型５０を所定の温度（例えば、１２０℃）に加熱した後、絶縁テープ２０が貼着された正極板１０の上部に位置合わせして配置した。この後、成形型５０を押し下げて、第１加熱治具５１の凸部５１ａと傾斜部５１ｂ、および第２加熱治具５２の凸部５２ａが絶縁テープ２０の所定の位置に押し当たるようにした。

これにより、絶縁テープ２０の第１加熱治具５１の凸部５１ａと傾斜部５１ｂおよび第２加熱治具５２の凸部５２ａが押し当たった部分が溶融して、この部分の厚みが薄くなることとなる。この結果、正極板１０に絶縁テープ２０を貼着した後に、絶縁テープ２０の所定の部位に厚みが薄い部分を容易に形成することができる。

この変形例の製造方法によれば、予め厚みの薄い部分を形成した絶縁テープ２０を用いる必要がなくなるので、この種の絶縁テープ２０を安価に得ることができるようになる。また、厚みの異なる絶縁テープ２０を所定の位置に貼着するための位置合わせも容易になるので、この種の絶縁テープ２０が貼着された正極板を容易に製造することができるようになる。

なお、上述の実施形態においては、正極１０の芯体露出部１２ａと正極活物質層１２との境界部、および芯体露出部１２ｂと正極活物質層１２との境界部、即ち、渦巻状電極群の巻始端部側の芯体露出部１２ａ，１２ｂにそれぞれ絶縁テープ２０を貼着した例について説明したが、これに限られず、正極１０の芯体露出部１２ｃ，１２ｄと正極活物質層１２との境界部、あるいは負極３０の芯体露出部と負極活物質層３２との境界部にそれぞれ絶縁テープ２０を貼着するようにしてもよい。また、負極の渦巻状電極群の巻始端部側に芯体露出部が形成されており、かつ正極の渦巻状電極群の巻始端部側にも芯体露出部が形成されている場合、これらの各芯体露出部と各活物質層との境界部にそれぞれ絶縁テープを貼着するのが望ましい。

また、上述の実施形態においては、非水電解質電池の負極活物質として黒鉛を用いる例について説明したが、黒鉛以外に、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン系材料、例えば、グラファイト、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等が好適である。また、シリカ系材料、酸化錫、酸化チタン等のリチウムイオンを吸蔵・脱離し得る酸化物を用いてもよい。

また、上述の実施形態においては、非水電解質電池の正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂を用いる例について説明したが、ＬｉＣｏＯ₂以外に、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合物、例えば、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＣｏＸＮｉ（１−Ｘ）Ｏ₂、ＬｉＣｒＯ₂、ＬｉＶＯ₂、ＬｉＭｎＯ₂、αＬｉＦｅＯ₂、ＬｉＴｉＯ₂、ＬｉＳｃＯ₂、ＬｉＹＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等が好ましいが、特に、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＣｏＸＮｉ（１−Ｘ）Ｏ₂を単独で用いるかあるいはこれらの二種以上を混合して用いるのが好適である。また、ポリアセチレン、ポリアニリン等の導電性ポリマーを用いてもよい。

さらに、上述の実施形態においては、本発明を円筒形の電池に適用する例について説明したが、円筒形に限らず、渦巻状電極群およびこれを押し潰して扁平にした電極群を用いる電池であれば、角形などの他の形状の電池に適用することが可能である。また、上述の実施形態においては、本発明をリチウムイオン電池に適用する例について説明したが、リチウムイオン電池以外に、芯体として金属箔を用いる場合は、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池などの各種の電池においても本発明を適用することが可能である。

本発明をリチウムイオン電池に適用するための正極板を模式的に示す図あり、図１（ａ）はその正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図１の正極板の一部に絶縁テープを貼着した状態の要部の断面を示す断面図である。 ロール状に巻かれた絶縁テープを模式的に示す斜視図である。 負極板を模式的に示す図あり、図４（ａ）はその正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 正極板と負極板をセパレータを介して積層されたものを渦巻状に巻回して渦巻状電極群を形成する状態を模式的に示す斜視図である。 渦巻状電極群を示す図であり、図６（ａ）は渦巻状電極群の横断面を示す断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の要部を拡大した拡大断面図である。 変形例の製造方法の要部を模式的に示す断面図である。 従来例の絶縁テープを正極板の一部に貼着した状態の要部の断面を示す断面図である。

符号の説明

１０ａ…渦巻状電極群、１０…正極板、１１…正極芯体（金属箔）、１２…正極活物質層、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…芯体露出部、１３…正極集電タブ、２０…絶縁テープ、３０…負極板、３１…負極芯体（金属箔）、３２…負極活物質層、３３…負極集電タブ、４０…セパレータ、５０…成形型、５１…第１の加熱治具、５１ａ…凸部、５１ｂ…傾斜部、５２…第２の加熱治具、５２ａ…凸部

Claims (5)

1. 金属箔からなる正極芯体に正極活物質が塗布された正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質が塗布された負極とがセパレータを介して相対向するように巻回された渦巻状電極群を備えた電池であって、
   前記正極および負極の少なくとも一方は前記金属箔が露出する露出部を備えているとともに活物質塗布端部の近傍の少なくとも１箇所には該塗布端部の近傍から前記露出部に亘って絶縁テープが貼着されており、
   前記貼着された絶縁テープは、前記露出部に貼着された該テープの一方の端部部分となるａ部と、該ａ部の終端から前記活物質塗布端部までのｂ部と、前記活物質塗布端部から該活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、前記活物質塗布部に貼着された前記ｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部とからなり、
   前記ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有していることを特徴とする渦巻状電極群を備えた電池。
2. 前記絶縁テープが貼着された少なくとも１箇所は前記渦巻状電極群の巻始端部側の内側あるいは外側に形成された露出部と活物質塗布端部の近傍に亘る位置であることを特徴とする請求項１に記載の渦巻状電極群を備えた電池。
3. 金属箔からなる正極芯体に正極活物質を塗布した正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質を塗布した負極とをセパレータを介して相対向するようにして渦巻状に巻回した渦巻状電極群を備えた電池の製造方法であって、
   前記金属箔の端部側に該金属箔が露出した露出部を形成するように活物質を塗布する活物質塗布工程と、
   前記露出部に貼着されて一方の端部部分となるａ部と、該ａ部の終端から前記活物質塗布端部までのｂ部と、前記活物質塗布端部から該活物質塗布端部の近傍までのｃ部と、前記活物質塗布部に貼着されて前記ｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部とからなり、かつ、前記ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有するように形成された絶縁テープを前記活物質が塗布された活物質塗布端部の近傍の少なくとも１箇所に該塗布端部の近傍から前記露出部に亘って貼着する絶縁テープ貼着工程とを備えたことを特徴とする渦巻状電極群を備えた電池の製造方法。
4. 金属箔からなる正極芯体に正極活物質を塗布した正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質を塗布した負極とをセパレータを介して相対向するようにして渦巻状に巻回した渦巻状電極群を備えた電池の製造方法であって、
   前記金属箔の端部側に該金属箔が露出した露出部を形成するように活物質を塗布する活物質塗布工程と、
   前記活物質が塗布された活物質塗布端部の近傍の少なくとも１箇所に絶縁テープを貼着する絶縁テープ貼着工程と、
   前記露出部に貼着された前記テープの一方の端部部分となるａ部と、該ａ部の終端から前記活物質塗布端部までのｂ部と、前記活物質塗布端部から該活物質塗布塗布端部の近傍までのｃ部と、前記活物質塗布部に貼着された前記ｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部とからなり、かつ、前記ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有するように前記絶縁テープを加熱加圧する加熱加圧工程とを備えたことを特徴とする渦巻状電極群を備えた電池の製造方法。
5. 金属箔からなる正極芯体に正極活物質を塗布した正極と、金属箔からなる負極芯体に負極活物質を塗布した負極とをセパレータを介して相対向するようにして渦巻状に巻回した渦巻状電極群を備えた電池の製造方法であって、
   前記金属箔の端部側に該金属箔が露出した露出部を形成するように活物質を塗布する活物質塗布工程と、
   前記露出部に貼着されて一方の端部部分となるａ部と、該ａ部の終端から前記活物質塗布端部までのｂ部と、前記活物質塗布端部から該活物質塗布塗布端部の近傍までのｃ部と、前記活物質塗布部に貼着されて前記ｃ部の終端から他方の端縁までのｄ部とが形成され、かつ、前記ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の各部の厚みは、ｂ部の厚み≧ａ部の厚み≧ｃ部の厚み≧ｄ部の厚み（ただし、ａ部、ｂ部、ｃ部およびｄ部の全ての厚みが等しくなることはない）の関係を有するように絶縁テープを加熱加圧する加熱加圧工程と、
   前記加熱加圧された絶縁テープを前記活物質が塗布された活物質塗布端部の近傍の少なくとも１箇所に貼着する絶縁テープ貼着工程とを備えたことを特徴とする渦巻状電極群を備えた電池の製造方法。

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