(57)【要約】  【課題】電極からの活物質の脱落を抑制することができる電池を提供する。  【解決手段】電池は、第１の面および第２の面を有する集電体と、第１の面上に形成された第１の活物質層と、第２の面上に形成された第２の活物質層と、を有する巻回された電極と、電極上に設けられた絶縁部材とを備える。電極の巻回外周側の端部には、第１の活物質層および第２の活物質層のうち第１の活物質層のみが形成された片面形成部が設けられる。絶縁部材は、片面形成部と第２の活物質層との境界を覆う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面および第２の面を有する集電体と、
前記第１の面上に形成された第１の活物質層と、
前記第２の面上に形成された第２の活物質層と、を有する巻回された電極と、
前記電極上に設けられた絶縁部材と
を備え、
前記電極の巻回外周側の端部には、前記第１の活物質層および前記第２の活物質層のうち前記第１の活物質層のみが形成された片面形成部が設けられ、
前記絶縁部材は、前記片面形成部と前記第２の活物質層との境界を覆う、電池。
【請求項２】
前記絶縁部材の厚みは、９μｍ以上２５μｍ以下である請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記電極は、該電極の巻回外周側の端部に設けられた電極タブをさらに備える請求項１または２に記載の電池。
【請求項４】
前記第２の活物質層の巻回外周側の端部の面積密度が、該端部以外の部分の面積密度に比べて高い請求項１に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、帯状の正極と負極とが帯状のセパレータを介して巻回された巻回構造の電池は広く用いられている。特許文献１には、集電体の両面に活物質層が形成された両面形成部と、集電体の片面にのみ活物質層が形成された片面形成部とを有し、当該片面形成部が電極の巻回外周側の端部に設けられた巻回構造の電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４６２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された電池では、巻回外周側の端部に設けられた片面形成部と両面形成部との境界において、負極活物質が脱落し易いという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、負極活物質の脱落に起因するショートの発生を抑制することができる電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明は、
第１の面および第２の面を有する集電体と、
第１の面上に形成された第１の活物質層と、
第２の面上に形成された第２の活物質層と、を有する巻回された電極と、
電極上に設けられた絶縁部材と
を備え、
電極の巻回外周側の端部には、第１の活物質層および第２の活物質層のうち第１の活物質層のみが形成された片面形成部が設けられ、
絶縁部材は、片面形成部と第２の活物質層との境界を覆う、電池である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、負極活物質の脱落に起因するショートの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非水電解質二次電池の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】巻回工程を説明するための概略図である。
【図４】図３に示す領域Ｒを拡大して表す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態について以下の順序で説明する。
１  第１の実施形態（電池の例）
２  第２の実施形態（電子機器の例）
【００１０】
＜１  第１の実施形態＞
［電池の構成］
まず、図１、図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る非水電解質二次電池（以下単に「電池」という。）の構成の一例について説明する。電池は、図１に示すように、扁平状を有している。電池は、正極リード（正極タブ）３１および負極リード（負極タブ）３２が取り付けられ、扁平状を有する巻回型の電極体２０と、電解質としての電解液（図示せず）と、これらの電極体２０および電解液を収容するケース１０とを備える。電池をその主面に垂直な方向から平面視すると、電池は長方形状を有している。
【００１１】
（ケース）
ケース１０は、直方体状の薄型の電池缶であり、金属により構成されている。金属は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）を用いることができる。金属ケースを用いた場合、正極または負極のいずれかと接続することで、ケース自体が電池の端子を兼用することが可能となり、電池を小型化しやすくなる。ケース１０は、収容部１１と、蓋部１２とを備える。収容部１１は、電極体２０を収容する。収容部１１は、主面部１１Ａと、主面部１１Ａの周縁に設けられた壁部１１Ｂとを備える。主面部１１Ａは電極体２０の主面を覆い、壁部１１Ｂは電極体２０の側面および端面を覆う。壁部１１Ｂのうち、電極体２０の一方の端面（正極リード３１および負極リード３２が取り出される側の端面）に対向する部分には、正極端子１３が設けられている。正極リード３１は、正極端子１３に接続されている。負極リード３２は、ケース１０の内側面に接続されている。蓋部１２は、収容部１１の開口を覆う。収容部１１の壁部１１Ｂの頂部と蓋部１２の周縁部とは、溶接または接着剤等により接合されている。
【００１２】
（正極リード、負極リード）
正極リード３１および負極リード３２は、電極体２０の一方の端面から導出されている。正極リード３１および負極リード３２は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉまたはステンレス鋼等の金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状等とされている。
【００１３】
ケース１０と正極リード３１の間、ケース１０と負極リード３２の間にはそれぞれ、外気の侵入を防止するためのシーラント（密着フィルム）３１Ａ、３２Ａが挿入されている。シーラント３１Ａ、３２Ａは、正極リード３１および負極リード３２に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
【００１４】
（電極体）
図２に示すように、電極体２０は、対向する一対の平坦部２０Ａと、この一対の平坦部２０Ａとの間に設けられ、対向する一対の湾曲部２０Ｂとを有する。電極体２０は、帯状を有する正極２１と、帯状を有する負極２２と、帯状を有する２枚のセパレータ２３Ａ、２３Ｂと、正極２１に設けられた絶縁部材２５Ｂ１、２５Ｂ２と、負極２２に設けられた絶縁部材２６Ｂ１、２６Ｂ２とを備える。セパレータ２３Ａ、２３Ｂは、正極２１と負極２２との間に交互に設けられている。電極体２０は、正極２１と負極２２とをセパレータ２３Ａまたはセパレータ２３Ｂを介して積層し、扁平状かつ渦巻状になるように長手方向に巻回された構成を有している。電極体２０は、正極２１が最内周電極となり、負極２２が最外周電極となるように巻回されている。最外周電極である負極２２は、巻止テープ２４により固定されている。正極２１、負極２２およびセパレータ２３Ａ、２３Ｂには、電解液が含浸されている。
【００１５】
（正極）
正極２１は、内側面（第１の面）２１Ｓ１および外側面（第２の面）２１Ｓ２を有する正極集電体２１Ａと、正極集電体２１Ａの内側面２１Ｓ１に設けられた正極活物質層２１Ｂ１と、正極集電体２１Ａの外側面２１Ｓ２に設けられた正極活物質層２１Ｂ２とを備える。本明細書において、“内側面”とは、巻回中心側に位置する面を意味し、“外側面”とは、巻回中心とは反対側に位置する面を意味する。正極集電体２１Ａの厚みは、例えば３μｍ以上２０μｍ以下である。正極活物質層２１Ｂ１、２１Ｂ２の厚みは、例えば３０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００１６】
正極２１の巻回外周側の端部（以下単に「外周側端部」という。）の内側面２１Ｓ１には、正極活物質層２１Ｂ１が設けられず、正極集電体２１Ａの内側面２１Ｓ１が露出した正極集電体露出部２１Ｄ１が設けられている。正極２１の外周側端部の外側面２１Ｓ２には、正極活物質層２１Ｂ２が設けられず、正極集電体２１Ａの外側面２１Ｓ２が露出した正極集電体露出部２１Ｄ２が設けられている。正極集電体露出部２１Ｄ２のうち平坦部２０Ａに対応する部分には、正極リード３１が接続されている。巻回方向における正極集電体露出部２１Ｄ１の長さは、例えば、巻回方向における正極集電体露出部２１Ｄ２の長さとほぼ同一になっている。
【００１７】
正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔により構成されている。正極活物質層２１Ｂ１、２１Ｂ２は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含む。正極活物質層２１Ｂ、２１Ｂ２は、必要に応じてバインダーおよび導電剤のうちの少なくとも１種をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
（正極活物質）
正極活物質としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物またはリチウムを含む層間化合物等のリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、オリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩等が挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、Ｃｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉａＣｏ1-aＯ2（０＜ａ＜１）、ＬｉＭｎ2Ｏ4またはＬｉＦｅＰＯ4等がある。
【００１９】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳ等のリチウムを含まない無機化合物を用いることもできる。
【００２０】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極活物質は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【００２１】
（バインダー）
バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、およびこれら樹脂材料のうちの１種を主体とする共重合体等からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。
【００２２】
（導電剤）
導電剤としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブおよびグラフェン等からなる群より選ばれる少なくとも１種の炭素材料を用いることができる。なお、導電剤は導電性を有する材料であればよく、炭素材料に限定されるものではない。例えば、導電剤として金属材料または導電性高分子材料等を用いるようにしてもよい。また、導電剤の形状としては、例えば、粒状、鱗片状、中空状、針状または筒状等が挙げられるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。
【００２３】
（負極）
負極２２は、内側面（第１の面）２２Ｓ１および外側面（第２の面）２２Ｓ２を有する負極集電体２２Ａと、負極集電体２２Ａの内側面２２Ｓ１に設けられた負極活物質層２２Ｂ１と、負極集電体２２Ａの外側面２２Ｓ２に設けられた負極活物質層２２Ｂ２とを備える。負極集電体２２Ａの厚みは、例えば３μｍ以上２０μｍ以下である。負極活物質層２２Ｂ１、２２Ｂ２の厚みは、例えば３０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００２４】
負極２２の外周側端部の内側面２２Ｓ１には、負極活物質層２２Ｂ１が設けられず、正極集電体２１Ａの内側面２２Ｓ１が露出した負極集電体露出部２２Ｄ１が設けられている。負極２２の外周側端部の外側面２２Ｓ２には、負極活物質層２２Ｂ２が設けられず、負極集電体２２Ａの外側面２２Ｓ２が露出した負極集電体露出部２２Ｄ２が設けられている。負極集電体露出部２２Ｄ１のうち平坦部２０Ａに対応する部分には、負極リード３２が接続されている。なお、正極リード３１および負極リード３２は同一の平坦部２０Ａの側に設けられている。
【００２５】
巻回方向における負極集電体露出部２２Ｄ１の長さは、巻回方向における負極集電体露出部２２Ｄ２の長さよりも約１周長くなっている。すなわち、負極２２の外周側端部には、負極活物質層２２Ｂ１および負極活物質層２２Ｂ２のうち、負極活物質層２２Ｂ１のみが負極集電体２２Ａに形成された片面活物質層形成部が、例えば約１周設けられている。
【００２６】
負極２２の最外周には、負極集電体２２Ａの内側面２２Ｓ１および外側面２２Ｓ２の両方が露出した部分（すなわち正極２１の両面に負極集電体露出部２２Ｄ１および負極集電体露出部２２Ｄ２が設けられている部分）が、例えば約１周にわたって設けられている。これにより、負極集電体露出部２２Ｄ２とケース１０の内側面とが電気的に接触する。しがって、負極２２とケース１０との間を電気的に接続し、さらに抵抗を低減することができる。
【００２７】
負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔、ニッケル箔またはステンレス箔等の金属箔により構成されている。負極活物質層２２Ｂ１、２２Ｂ２は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極活物質を含む。負極活物質層２２Ｂ１、２２Ｂ２は、必要に応じてバインダーおよび導電剤のうちの少なくとも１種をさらに含んでいてもよい。
【００２８】
（負極活物質）
負極活物質としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維または活性炭等の炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスまたは石油コークス等がある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。さらにまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
【００２９】
（バインダー）
バインダーとしては、正極活物質層２１Ｂ１、２１Ｂ２と同様のものを用いることができる。
【００３０】
（導電剤）
導電剤としては、正極活物質層２１Ｂ１、２１Ｂ２と同様のものを用いることができる。
【００３１】
（セパレータ）
セパレータ２３Ａ、２３Ｂは、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ２３Ａ、２３Ｂは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）等）、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂またはナイロン樹脂、または、これらの樹脂をブレンドした樹脂からなる多孔質膜によって構成されており、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
【００３２】
中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、１００℃以上１６０℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ２３Ａ、２３Ｂを構成する材料として好ましい。その中でも、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレンは溶融温度が適当であり、入手が容易なので好適に用いられる。他にも、化学的安定性を備えた樹脂を、ポリエチレンまたはポリプロピレンと共重合またはブレンド化した材料を用いることができる。あるいは、多孔質膜は、ポリプロピレン層と、ポリエチレン層と、ポリプロピレン層を順次に積層した３層以上の構造を有していてもよい。例えば、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの三層構造とし、ＰＰとＰＥの質量比［ｗｔ％］が、ＰＰ：ＰＥ＝６０：４０〜７５：２５とすることが望ましい。あるいは、コストの観点から、ＰＰが１００ｗｔ％またはＰＥが１００ｗｔ％の単層基材とすることもできる。セパレータ２３Ａ、２３Ｂの作製方法としては、湿式、乾式を問わない。
【００３３】
セパレータ２３Ａ、２３Ｂとしては、不織布を用いてもよい。不織布を構成する繊維としては、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、またはナイロン繊維等を用いることができる。また、これら２種以上の繊維を混合して不織布としてもよい。
【００３４】
（電解液）
電解液は、いわゆる非水電解液であり、有機溶媒（非水溶媒）と、この有機溶媒に溶解された電解質塩とを含む。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。なお、電解液に代えて、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含む電解質層を用いるようにしてもよい。この場合、電解質層は、ゲル状となっていてもよい。
【００３５】
有機溶媒としては、炭酸エチレンまたは炭酸プロピレン等の環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性をさらに向上させることができるからである。
【００３６】
有機溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルまたは炭酸メチルプロピル等の鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。
【００３７】
有機溶媒としては、さらにまた、２，４−ジフルオロアニソールまたは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量をさらに向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性をさらに向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性をさらに向上させることができるので好ましい。
【００３８】
これらの他にも、有機溶媒としては、炭酸ブチレン、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、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドまたはリン酸トリメチル等が挙げられる。
【００３９】
なお、これらの有機溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。
【００４０】
電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ジフルオロ［オキソラト−Ｏ，Ｏ'］ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、またはＬｉＢｒ等が挙げられる。中でも、ＬｉＰＦ6は高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性をさらに向上させることができるので好ましい。
【００４１】
（絶縁部材）
絶縁部材２５Ｂ１、２５Ｂ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２は、例えば矩形のフィルム状を有し、一方の面に接着面を有している。より具体的には、絶縁部材２５Ｂ１、２５Ｂ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２は、基材と、基材上に設けられた接着層とを備える。なお、本明細書において、粘着（pressure sensitive adhesion）は接着（adhesion）の一種と定義する。この定義に従えば、粘着層は接着層の一種と見なされる。また、フィルムには、シートも含まれるものと定義する。絶縁部材２５Ｂ１、２５Ｂ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２としては、例えば、絶縁テープが用いられる。絶縁部材２５Ｂ１、２５Ｂ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。
【００４２】
（正極に設けられた絶縁部材）
絶縁部材２５Ｂ１は、正極集電体露出部２１Ｄ１および正極活物質層２１Ｂ１間の境界にある段差部と、正極集電体露出部２１Ｄ１とを覆っている。絶縁部材２５Ｂ２は、正極集電体露出部２１Ｄ２および正極活物質層２１Ｂ２間の境界にある段差部と、正極集電体露出部２１Ｄ２とを覆っている。なお、絶縁部材２５Ｂ２は、正極集電体露出部２１Ｄ２と共に正極リード３１も覆っている。正極集電体露出部２１Ｄ１および正極活物質層２１Ｂ１間の境界、および正極集電体露出部２１Ｄ２および正極活物質層２１Ｂ２間の境界は、電極体２０の巻回軸方向に平行に形成されている。
【００４３】
絶縁部材２５Ｂ１は、正極集電体露出部２１Ｄ１と負極活物質層２２Ｂ２が対向する領域、および正極集電体露出部２１Ｄ１と負極集電体露出部２２Ｄ２が対向する領域に設けられている。絶縁部材２５Ｂ２は、正極集電体露出部２１Ｄ２と負極活物質層２２Ｂ１が対向する領域、および正極集電体露出部２１Ｄ２と負極集電体露出部２２Ｄ１が対向する領域に設けられている。
【００４４】
正極２１は、正極集電体露出部２１Ｄ１の外周側端部が絶縁部材２５Ｂ１により覆われずに露出した正極集電体露出部２１Ｄ３、および正極集電体露出部２１Ｄ２の外周側端部が絶縁部材２５Ｂ２により覆われずに露出した正極集電体露出部２１Ｄ４を有している。
【００４５】
（負極に設けられた絶縁部材）
絶縁部材２６Ｂ１は、負極集電体露出部２２Ｄ１のうち、負極リード３２が設けられている部分および正極集電体露出部２１Ｄ４に対向する部分を覆っている。絶縁部材２６Ｂ１が、負極集電体露出部２２Ｄ１のうち一つの平坦部２０Ａに対応する部分のほぼ全体を覆っていてもよい。
【００４６】
絶縁部材２６Ｂ２は、負極集電体露出部２２Ｄ２および負極活物質層２２Ｂ２間の境界２２Ｐ（すなわち片面活物質層形成部および負極活物質層２２Ｂ２間の境界２２Ｐ）にある段差部と、負極集電体露出部２２Ｄ２とを覆っている。負極集電体露出部２２Ｄ２および負極活物質層２２Ｂ２間の境界２２Ｐは、電極体２０の巻回軸方向に平行に形成されている。絶縁部材２６Ｂ２は、負極集電体露出部２２Ｄ２のうち、正極集電体露出部２１Ｄ３に対向する部分も覆っていることが好ましい。正極集電体露出部２１Ｄ３は、境界２２Ｐよりも電極体２０の巻回外周側に位置し、負極リード３２は正極集電体露出部２１Ｄ３よりも電極体２０の巻回外周側に位置している。正極集電体露出部２１Ｄ３は、例えば、境界２２Ｐが設けられた平坦部２０Ａとは反対側の平坦部２０Ａに位置している。
【００４７】
負極２２の外周面２２Ｓ２に設けられた負極活物質層２２Ｂ２の巻回外周側の端部の面積密度は、当該端部以外の部分の面積密度に比べて高い。ここで、“面積密度”とは、単位面積あたりの質量密度［ｇ／ｃｍ3］を意味する。
【００４８】
負極合剤スラリーの塗布工程において、負極活物質層２２Ｂ２の長手方向の端部には盛り上がりが形成される。このような盛り上がり部分が、ロールプレス機等により圧縮成型されると、上述のように、負極活物質層２２Ｂ２の巻回外周側の端部の面積密度は、当該端部以外の部分の面積密度に比べて高くなる。また、このような盛り上がり部分には、ロールプレス機等による圧縮成型時に大きな負荷がかかりやすいため、盛り上がり部分の裏面では剥離が生じやすい状態となる。したがって、上述のように、負極集電体露出部２２Ｄ２および負極活物質層２２Ｂ２間の境界２２Ｐを絶縁部材２６Ｂ２により覆う構成は、負極活物質層２２Ｂ２の巻回外周側の端部の面積密度が、当該端部以外の部分の面積密度に比べて高い電池に適用されることが特に有効である。
【００４９】
絶縁部材２６Ｂ２の巻回外周側の先端は、負極集電体露出部２２Ｄ２のうち、正極集電体露出部２１Ｄ３に対向する領域を超え、負極リード３２よりも巻回中心側の範囲内に位置していることが好ましい。絶縁部材２６Ｂ２の巻回外周側の先端が正極集電体露出部２１Ｄ３に対向する領域を超えていると、正極集電体露出部２１Ｄ３と負極集電体露出部２２Ｄ２との接触を抑制することができる。一方、絶縁部材２６Ｂ２の巻回外周側の先端が負極リード３２よりも巻回中心側であると、絶縁部材２６Ｂ２により負極２２の外周側端部の剛性が高くなり過ぎることを抑制することができる。したがって、“負極端部の曲げ工程”において負極２２を倒れやすくすることができるので、“負極端部の曲げ工程”の後工程である“セパレータカット工程”において、セパレータ２３Ａ、２３Ｂと共に負極２２もカットされることを抑制することができる。なお、“負極端部の曲げ工程”および“セパレータカット工程”の詳細については後述する。
【００５０】
絶縁部材２６Ｂ２の厚みは、９μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。絶縁部材２６Ｂ２の厚みが９μｍ以上であると、“負極端部の曲げ工程”において、負極集電体露出部２２Ｄ２および負極活物質層２２Ｂ２間の境界２２Ｐを起点として負極２２が折れ曲がることを効果的に抑制することができる。したがって、負極活物質層２２Ｂ１のうち、境界２２Ｐの裏面側に位置する部分から負極活物質が脱落することを効果的に抑制することができる。よって、負極活物質の脱落に起因する微小ショートの発生を効果的に抑制することができる。一方、絶縁部材２６Ｂ２の厚みが２５μｍ以下であると、絶縁部材２６Ｂ２が過度に厚くなること抑制することができるため、“負極端部の曲げ工程”において負極２２を倒れやすくすることができる。したがって、“負極端部の曲げ工程”の後工程である“セパレータカット工程”において、セパレータ２３Ａ、２３Ｂと共に負極２２もカットされることを抑制することができる。
【００５１】
［電池の製造方法］
次に、本発明の第１の実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。
【００５２】
（正極の作製工程）
正極２１は次のようにして作製される。まず、例えば、正極活物質と、バインダーと、導電剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２１Ａの両面に塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより正極活物質層２１Ｂ１、２１Ｂ２を形成し、正極２１を得る。この際、正極２１の一端に正極集電体露出部２１Ｄ１、２１Ｄ２が形成されるように、正極合剤スラリーの塗布位置を調整する。
【００５３】
次に、正極２１の一端に設けられた正極集電体露出部２１Ｄ２に正極リード３１を溶接により取り付ける。次に、正極２１の一端に設けられた正極集電体露出部２１Ｄ１、２１Ｄ２にそれぞれ絶縁部材２５Ｂ１、２５Ｂ２をそれぞれ貼り合わせる。
【００５４】
（負極の作製工程）
負極２２は次のようにして作製される。まず、例えば、負極活物質と、バインダーとを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドン等の溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体２２Ａの両面に塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機等により圧縮成型することにより負極活物質層２２Ｂ１、２２Ｂ２を形成し、負極２２を得る。この際、負極２２の一端に負極集電体露出部２２Ｄ１、２２Ｄ２が形成されるように、負極合剤スラリーの塗布位置を調整する。
【００５５】
次に、負極２２の一端に設けられた負極集電体露出部２２Ｄ１に負極リード３２を溶接により取り付ける。次に、負極２２の他端に設けられた正極集電体露出部２１Ｄ１、２１Ｄ２にそれぞれ絶縁部材２６Ｂ１、２６Ｂ２をそれぞれ貼り合わせる。
【００５６】
（巻回工程）
図３に示すように、正極２１、負極２２およびセパレータ２３Ａ、２３Ｂを巻芯４１により規定の長さ巻き取ることで電極体２０を作製する。なお、正極２１および負極２２は予め規定の長さにカットされている。
【００５７】
（負極端部の曲げ工程）
図示しない治具により、負極２２の外周側端部を矢印４３に示す方向（下方）に倒す。このようにして倒される負極２２の外周側端部には、図４に示すように、負極集電体露出部２２Ｄ２および負極活物質層２２Ｂ２間の境界２２Ｐが含まれる。絶縁部材２６Ｂ２は境界２２Ｐを覆っているので、境界２２Ｐにおける負極２２の剛性を高めることができ、負極２２の外周側端部が境界２２Ｐを起点として折れ曲がることを抑制することができる。したがって、負極活物質層２２Ｂ１のうち、境界２２Ｐの裏面側に位置する部分から負極活物質が脱落することを抑制することができる。よって、負極活物質の脱落に起因する微小ショートの発生を抑制することができる。なお、治具以外の手段により負極２２の外周側端部を倒すようにしてもよい。
【００５８】
負極リード３２が負極２２の外周側端部に予め取り付けられていることで、負極２２の外周側端部を倒すときに負極リード３２を重りとして機能させることができる。したがって、負極２２の外周側端部を容易に倒すことができる。よって、“負極端部の曲げ工程”の後工程である“セパレータカット工程”において、セパレータ２３Ａ、２３Ｂと共に負極２２もカットされることを抑制することができる。
【００５９】
（セパレータカット工程）
図示しない支持部材により、電極体２０の上方にてセパレータ２３Ａ、２３Ｂを支持したのち、カッター４２によりセパレータ２３Ａ、２３Ｂをカットする。カット後、最外周電極である負極２２の外周側端部を巻止テープ２４により固定する。これにより、電極体２０が得られる。
【００６０】
なお、図３に示した巻回後の状態では、負極２２は、静電気によりセパレータ２３Ａに引き付けられている。この状態でセパレータ２３Ａ、２３Ｂをカットすると、セパレータ２３Ａ、２３Ｂと共に負極２２もカットされてしまい、負極２２が規定の長さよりも短くなってしまう虞がある。上述のように負極２２の外周側端部を倒したのち、セパレータ２３Ａ、２３Ｂをカットすることで、セパレータ２３Ａ、２３Ｂと共に負極２２もカットされることを抑制することができる。
【００６１】
（封止工程）
電極体２０はケース１０により次のようにして封止される。まず、収容部１１に電極体２０と電解液を収容する。続いて、正極リード３１を、ケース１０に設置された正極端子１３に接続し、負極リード３２をケース１０の内側面に接続する。次に、蓋部１２で収容部１１の開口を覆い、収容部１１と蓋部１２の周縁部を溶接または接着剤等により接合する。これにより、電池が得られる。
【００６２】
［効果］
第１の実施形態に係る電池では、負極２２の外周側端部において、絶縁部材２６Ｂ２は、負極活物質層２２Ｂ２と負極集電体露出部２２Ｄ２の境界２２Ｐ（すなわち片面活物質層形成部および負極活物質層２２Ｂ２間の境界２２Ｐ）を覆っている。これにより、境界２２Ｐにおける負極２２の剛性を高めることができ、“負極端部の曲げ工程”において、境界２２Ｐを起点として負極２２が折れ曲がることを抑制することができる。したがって、負極活物質層２２Ｂ１のうち、境界２２Ｐの裏面側に位置する部分から負極活物質が脱落することを抑制することができる。よって、負極活物質の脱落に起因する微小ショートの発生を抑制することができる。
【００６３】
負極活物質層２２Ｂ１のうち、境界２２Ｐの裏面側に位置する部分は、負極２２の圧縮成形時に特にダメージを受けやすい。したがって、境界２２Ｐを絶縁部材２６Ｂ２により覆う効果は、ロールプレス機等により負極２２を圧縮成型して作製する電池において顕著に発現する。但し、ロールプレス機等により負極２２を圧縮成型しない電池であっても、上記効果は発現する。
【００６４】
＜２  第２の実施形態＞
第２の実施形態では、上述の第１の実施形態に係る電池を備える電子機器について説明する。
【００６５】
以下、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る電子機器１００の構成の一例について説明する。電子機器１００は、電子機器本体の電子回路１１０と、電池パック１２０とを備える。電池パック１２０は、正極端子１２３ａおよび負極端子１２３ｂを介して電子回路１１０に対して電気的に接続されている。電子機器１００は、電池パック１２０を着脱自在な構成を有していてもよい。
【００６６】
電子機器１００としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話（例えばスマートフォン等）、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、表示装置（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電子ペーパ等）、撮像装置（例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等）、オーディオ機器（例えばポータブルオーディオプレイヤー）、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナーまたは信号機等が挙げられるが、これらに限定されるものでなない。
【００６７】
（電子回路）
電子回路１１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部等を備え、電子機器１００の全体を制御する。
【００６８】
（電池パック）
電池パック１２０は、組電池１２１と、充放電回路１２２とを備える。電池パック１２０が、必用に応じて組電池１２１および充放電回路１２２を収容する外装材（図示せず）をさらに備えるようにしてもよい。
【００６９】
組電池１２１は、複数の二次電池１２１ａを直列および／または並列に接続して構成されている。複数の二次電池１２１ａは、例えばｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは正の整数）に接続される。なお、図７では、６つの二次電池１２１ａが２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された例が示されている。二次電池１２１ａとしては、上述の第１の実施形態に係る電池が用いられる。
【００７０】
ここでは、電池パック１２０が、複数の二次電池１２１ａにより構成される組電池１２１を備える場合について説明するが、電池パック１２０が、組電池１２１に代えて１つの二次電池１２１ａを備える構成を採用してもよい。
【００７１】
充放電回路１２２は、組電池１２１の充放電を制御する制御部である。具体的には、充電時には、充放電回路１２２は、組電池１２１に対する充電を制御する。一方、放電時（すなわち電子機器１００の使用時）には、充放電回路１２２は、電子機器１００に対する放電を制御する。
【００７２】
外装材としては、例えば、金属、高分子樹脂またはこれらの複合材料等より構成されるケースを用いることができる。複合材料としては、例えば、金属層と高分子樹脂層とが積層された積層体が挙げられる。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７４】
［実施例１〜５］
（正極の作製工程）
正極は次のようにして作製された。まず、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2）９１質量部と、導電剤としてグラファイト６質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３質量部とを混合することにより正極合剤としたのち、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の正極合剤スラリーとした。
【００７５】
次に、正極集電体として厚み１９μｍの帯状のアルミニウム箔を準備し、このアルミニウム箔の両面に正極合剤スラリーを塗布して乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型し、正極活物質層を形成することにより、正極を得た。この際、正極の一方の端部の両面に正極集電体露出部が形成されるように、正極合剤スラリーの塗布位置を調整した。次に、正極の一方の端部の両面に形成された正極集電体露出部のうち、巻回後に外周側端部の外側面となる正極集電体露出部にアルミニウム製の正極リードを溶接して取り付けた。次に、正極の一方の端部の両面に形成された正極集電体露出部にそれぞれ絶縁テープを貼り付けた（図２参照）。
【００７６】
（負極の作製工程）
負極は次のようにして作製された。まず、負極活物質として人造黒鉛粉末９７質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン３質量部とを混合して負極合剤としたのち、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。
【００７７】
次に、負極集電体として厚み６μｍの帯状の銅箔を準備し、銅箔の両面に負極合剤スラリーを塗布して乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型し、負極活物質層を形成することにより、負極を得た。この際、負極の一方の端部の両面に負極集電体露出部が形成されるように、負極合剤スラリーの塗布位置を調整した。次に、負極の一方の端部の両面に形成された負極集電体露出部のうち、巻回後に外周側端部の内側面となる負極集電体露出部にニッケル製の負極リードを溶接して取り付けた。次に、負極の一方の端部の両面に形成された負極集電体露出部にそれぞれ絶縁テープを貼り付けた（図２参照）。この際、絶縁テープが負極の外周側端部の外側面において負極活物質層と集電体露出部の境界を覆うように、絶縁テープの貼り付け位置を調整した。また、絶縁テープとしては、表１に示すように、実施例１〜５でそれぞれ異なる厚みＴｔを有するものを用いた。なお、表１中の絶縁テープの厚みＴｔは、電池を作製後、電池を分解して取り出した負極を用いて測定されたものである。
【００７８】
（電解液の調製工程）
電解液は次のようにして調製された。まず、炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）とを、質量比がＥＣ：ＰＣ＝１：１となるようにして混合して混合溶媒を調製した。次に、この混合溶媒に、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１．０ｍｏｌ／ｋｇとなるように溶解させて電解液を調製した。
【００７９】
（電池の作製工程）
電池は次のようにして作製された（図３、図４参照）。まず、正極、負極および２枚のセパレータを巻芯により巻回して、扁平形状を有する巻回型の電極体を得た。セパレータとしては、厚み２５μｍの微孔性ポリエチレンフィルムを用いた。続いて、治具により負極の外周側端部を倒した。次に、支持部材により、電極体の上方にてセパレータを支持したのち、カッターによりセパレータをカットした。その後、最外周電極である負極の外周側端部を巻止テープにより固定した。これにより、電極体が得られた。次に、金属缶の収容部に電極体と電解液を収容し、蓋部で収容部の開口を覆い、収容部と蓋部の周縁部を接合することにより、金属缶を封止した。これにより、目的とする電池が得られた。
【００８０】
［比較例１］
絶縁テープが負極の外周側端部の外側面において負極活物質層と集電体露出部の境界を覆わず、巻回後にこの境界よりも巻回外周側に位置するように、絶縁テープの貼り合わせ位置を調整したこと以外は実施例１と同様にして電池を得た。
【００８１】
（ショート系電圧異常の発生率）
ショート系電圧異常の発生率は以下のようにして評価された。電極体の巻回後に電極体をプレスしながら、１００ｋＶを一時的に印加し抵抗を測定することで、ショートの発生を判断した。電極体の製造個数に対する、ショートが発生した電極体の合計個数の割合をショート系電圧異常の発生率とした。なお、電極体の製造個数は、１００個とした。
【００８２】
（巻回不良の発生率）
巻回不良の発生率は以下のようにして評価された。巻回装置を用いて巻回型の電極体を作製する工程において、負極を巻回完了できず、負極がカッターにより切断されてしまい前記装置が停止するか否かを確認した。前記工程の製造個数に対する、前記装置が停止した電極体の合計個数の割合を巻回不良の発生率とした。なお、電極体の製造個数は、１００個とした。
【００８３】
表１は、実施例１〜５、比較例１の電池の構成および評価結果を示す。
【表１】
2020198196.tif 000003
表１中における“境界”とは、負極の外周側端部の外側面における負極活物質層と集電体露出部の境界を意味する。
【００８４】
表１から以下のことがわかる。
絶縁テープが負極活物質層と負極集電体露出部の境界を覆っている実施例１〜５の電池では、絶縁テープが負極活物質層と負極集電体露出部の境界を覆っていない比較例１の電池に比べて、ショート系電圧異常の発生率を低減することができる。
絶縁テープの厚みを２５μｍ以下にした１〜３、５の電池では、巻回不良の発生率を０％にすることができる。
絶縁テープの厚みを９μｍ以上にした１〜４の電池では、ショート系電圧異常の発生率を０％にすることができる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００８６】
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。また、上述の実施形態および実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【００８７】
また、上述の実施形態にて例示した化合物等の化学式は代表的なものであって、同じ化合物の一般名称であれば、記載された価数等に限定されない。また、上述の実施形態で段階的に記載された数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値または下限値は、他の段階の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよい。また、上述の実施形態に例示した材料は、特に断らない限り、１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００８８】
また、上述の実施形態では、負極２２に対して本発明を適用した場合について説明したが、正極２１に対して本発明を適用してもよい。すなわち、上述の第１の実施形態において正極２１と負極２２の構成を入れ換えてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０    ケース
１１    収容部
１１Ａ    主面部
１１Ｂ    壁部
１２    蓋部
２０    電極体
２０Ａ    平坦部
２０Ｂ    湾曲部
２１    正極
２１Ａ    正極集電体
２１Ｂ１、２１Ｂ２    正極活物質層
２２    負極
２２Ａ    負極集電体
２２Ｂ１、２Ｂ２    負極活物質層
２３Ａ、２３Ｂ    セパレータ
２４    巻止テープ
２５Ｂ１、２５Ｂ２、２６Ｂ１、２６Ｂ２    絶縁部材
２１Ｄ１、２１Ｄ２、２１Ｄ３、２１Ｄ４    正極集電体露出部
２２Ｄ１、２２Ｄ２    負極集電体露出部
２１Ｓ１、２２Ｓ１    内側面
２１Ｓ２、２２Ｓ２    外側面
３１    正極リード
３２    負極リード
４１    巻芯
４２    カッター
１００    電子機器
１２０    電池パック
【図１】
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【図２】
2020198196.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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