(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属を挿入放出可能な正極シート及び負極シートと、セパレータを巻回してなる電極群と非水電解液を有底電池外装缶内に収納した渦巻型非水二次電池において、該正極シートを構成する正極集電体に溶接する正極リードの幅と厚みの関係が下記一般式（１）で表され、かつ該正極リードの該正極集電体への溶接幅が正極リード幅の３／４以下であり、該正極リードの幅端を溶接しないことを特徴とする渦巻型非水二次電池。
１０００＜Ｂ／２ｔ3＜１００００（１）
ここで、Ｂは正極リードの幅（ｍｍ）、ｔは正極リードの厚み（ｍｍ）を表す。
【請求項２】
該正極リードの幅と厚みの関係が下記一般式（２）で表されることを特徴とする請求項１に記載の渦巻型非水二次電池。
１５００＜Ｂ／２ｔ3＜７０００（２）
ここで、Ｂは正極リードの幅（ｍｍ）、ｔは正極リードの厚み（ｍｍ）を表す。
【請求項３】
該正極リードがアルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の非水二次電池。
【請求項４】
該アルミニウム又はアルミニウム合金中のアルミニウム含有率が９９．３％以上、９９．９９％以下であることを特徴とする請求項３に記載の渦巻型非水二次電池。
【請求項５】
該アルミニウム又はアルミニウム合金が焼き鈍し処理されたものであることを特徴とする請求項３または４に記載の非水二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
製造時の電池性能のばらつきを少なくした渦巻型非水二次電池に関し、特に中心部における渦巻状の電極群の均一性を改良した渦巻電極の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化、小型化、ポータブル化により、その電源として使用される電池に、従来のニッケルカドミウム電池や鉛蓄電池等に代わる高エネルギー密度の二次電池が要求されるようになっている。そこで、最近では負極に水素吸蔵合金を用いたニッケル水素電池や、軽金属を挿入放出可能な物質を正極及び負極に用いた非水二次電池が使用されるようになってきている。特にリチウムの挿入放出を応用した密閉型非水二次電池は電池電圧が３．６Ｖと高く、高エネルギー密度を有するため、電池の小型軽量化が可能であり、また自己放電も少なくサイクル特性にも優れていることから、ポータブル機器用の電源として急速にその需要が伸びてきている。
一般にこの種の電源としては、帯状の電極を渦巻き状に巻回した電極群を用いた円筒型の電池が用いられている。高エネルギー密度を達成するためには、巻き込む電極シートの長さをできるだけ長くするとともに均一な渦巻電極を作ることが必要である。しかしながら、電池の正負極端子に接続する電極リードは、集電体そのものや活物質が塗布された電極部分とは厚みや剛性が異なるため、電極リード溶接部が他の部分とは違う曲率になったり、折れ曲がりが生じたりする。こうした問題を解決するためにあらかじめ電極リードを所定の曲率に加工しておくことが特開平２−１３２７５８号等に記載されている。しかしながらこの方法では、電極リードに曲率を与える工程が必要となり巻回機のパス長が長くなったり、曲率を与えたリードを溶接した集電体を搬送するため、巻きずれや引っかかり等のトラブルを発生しやすい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、渦巻状の電極群の真円度を良化させ、電池性能のばらつきを少なくした非水二次電池とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
本発明の課題は、軽金属を挿入放出可能な正極シート及び負極シートと、セパレータを巻回してなる電極群と非水電解液を有底電池外装缶内に収納した渦巻型非水二次電池において、該正極シートを構成する正極集電体に溶接する正極リードの幅と厚みの関係が下記一般式（１）で表され、かつ該正極リードの該正極集電体への溶接幅が正極リード幅の３／４以下であり、該正極リードの幅端を溶接しないことを特徴とする渦巻型非水二次電池により達成された。
１０００＜Ｂ／２ｔ3＜１００００（１）
ここで、Ｂは正極リードの幅（ｍｍ）、ｔは正極リードの厚み（ｍｍ）を表す。
【０００５】
本発明の好ましい態様には以下のものがあるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）軽金属を挿入放出可能な正極シート及び負極シートと、セパレータを巻回してなる電極群と非水電解液を有底電池外装缶内に収納した渦巻型非水二次電池において、該正極シートを構成する正極集電体に溶接する正極リードの幅と厚みの関係が下記一般式（１）で表され、かつ該正極リードの該正極集電体への溶接幅が正極リード幅の３／４以下であり、該正極リードの幅端を溶接しないことを特徴とする渦巻型非水二次電池。
１０００＜Ｂ／２ｔ3＜１００００（１）
ここで、Ｂは正極リードの幅（ｍｍ）、ｔは正極リードの厚み（ｍｍ）を表す。
（２）該正極リードの幅と厚みの関係が下記一般式（２）で表されることを特徴とする項１に記載の渦巻型非水二次電池。
１５００＜Ｂ／２ｔ3＜７０００（２）
ここで、Ｂは正極リードの幅（ｍｍ）、ｔは正極リードの厚み（ｍｍ）を表す。
（３）該正極リードがアルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴とする項１または２に記載の非水二次電池。
（４）該アルミニウム又はアルミニウム合金中のアルミニウム含有率が９９．３％以上、９９．９９％以下であることを特徴とする項３に記載の渦巻型非水二次電池。
（５）該アルミニウム又はアルミニウム合金が焼き鈍し処理されたものであることを特徴とする項３または４に記載の非水二次電池。
【０００６】
以下本発明について詳述する。
本発明の電極群は、正極シート、セパレーター、負極シートを重ね渦巻状に巻回したものであり、各正負極シートは、集電体上に活物質合剤が塗布されているとともに電極リードが接続されている。電極リードは、活物質合剤未塗布部もしくは塗布後合剤を剥離した部分に接続されていることが好ましい。電極リードは正負極の短絡を防ぐため、相互に離れた位置にあることが好ましい。例えば、正極リードは渦巻状の巻回群の中央部に、負極リードは外周部に存在する形態が特に好ましい。また、正負極リードの一方が電極シートの中央部に、他方が電極シートの端部（渦巻電極群では中央部か外周部）に位置する形態であってもよい。
【０００７】
本発明を具体的にするため、正極リードは渦巻状の巻回群の中央部に、負極リードは外周部に存在する形態を例として説明する。
塗布後、脱水乾燥した正極シートの正極集電体の露出部（電極合剤未塗布部）に正極リードを溶接する。このリードに関し、従来技術では巻回を行う前工程で概略巻き芯径と同じ曲率半径を持つ型で正極リードにプレス成形し、次工程で巻回している。これに対し本発明は、前工程での正極リードの成型無しに、正極リードの形状と材質、溶接条件を規定することで巻回することのみで真円度の高い巻回群を得るものである。
本発明の正極リードは、正極リードの幅Ｂ（ｍｍ）は１．５〜１０ｍｍが好ましく、２〜５ｍｍがより好ましい。正極リードの厚みｔ（ｍｍ）は０．０３〜１ｍｍが好ましく、０．０５〜０．３ｍｍがより好ましい。Ｂとｔは下記の関係を満たすことが好ましい。
１０００＜Ｂ／２ｔ3 ＜１００００            （１）
Ｂ／２ｔ3 が１０００以下、１００００以上の場合は巻回した渦巻電極群の真円度（変形度）が良くないものができた。特に１００００以上の場合はリードの端部で折れ曲がりが発生していた。式（１）においてはＢ、ｔは次の一般式（２）で表されるとより好ましい。
１５００＜Ｂ／２ｔ3 ＜７０００            （２）
更に、正極リードの該正極集電体への溶接幅が、正極リード幅の３／４以下であり、かつ正極リードの幅端を溶接しないことが望ましい。電極リードの端部はリード作成時にバリが生じていたり他の部分より厚めになっていたりするためこの部分を溶接することは巻回群の真円度を高めるためには不利である。
正極リードの材質としては、軟性金属が好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金がより好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金中のアルミニウム含有率は９９．３％以上、９９．９９％以下であると特に好ましい。
アルミニウム合金中のアルミニウム以外の元素としては、珪素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛などを挙げることができる。この中で、珪素と鉄は０．７％以下、銅は０．１％以下、マンガン、亜鉛、マグネシウムは０．０５％以下が好ましい。
更に好ましいのは、これらのアルミニウム又はアルミニウム合金の焼き鈍し品で、３４０℃〜４１０℃で熱処理した後、空冷または炉冷したものである。
特に好ましいアルミニウム又はアルミニウム合金は、ＪＩＳ規格の番号で、ＪＩＳＨ４１６Ｏ，Ａ１Ｎ３０Ｈ−Ｏである。
これらのリードを正極集電体に溶接するには、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接等の手段を用いることができる。例えば超音波溶接機で２０ｋＨｚまたは４０ｋＨｚで溶接することができる。
【０００８】
本発明の電極に用いる集電体としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば何でもよい。例えば、正極には、材料としてステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、炭素などの他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが用いられるが、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が特に好ましい。負極には、材料としてステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、炭素などの他に、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの、Ａｌ−Ｃｄ合金などが用いられるが、銅あるいは銅合金が特に好ましい。これらの材料の表面を酸化することも用いられる。また、表面処理により集電体表面に凹凸を付けることが望ましい。形状は、フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが用いられる。厚みは１〜５００μｍのものが用いられる。本発明の正極に用いる集電体とリードは同一の材質であることが好ましく、アルミニウムの含有率の高いものが好ましい。
【０００９】
本発明の非水二次電池に用いられる正・負極は、正極合剤あるいは負極合剤を集電体上に塗設、成形して作ることができる。正極あるいは負極合剤には、それぞれ正極活物質あるいは負極材料の他、それぞれに導電剤、結着剤、分散剤、フィラー、イオン導電剤、圧力増強剤や各種添加剤を含むことができる。
【００１０】
本発明で使用できる正極中の活物質は、軽金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくはリチウム含有遷移金属酸化物であり、更に好ましくはＬｉx ＣｏＯ2 、Ｌｉx ＮｉＯ2 、Ｌｉx Ｃｏa Ｎｉ1-a Ｏ2 、Ｌｉx Ｃｏb Ｖ1-b Ｏz 、Ｌｉx Ｃｏb Ｆｅ1-b Ｏz 、Ｌｉx Ｍｎ2 Ｏ4 、Ｌｉx ＭｎＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ3 、Ｌｉx Ｍｎb Ｃｏ2-b Ｏz 、Ｌｉx Ｍｎb Ｎｉ2-b Ｏz 、Ｌｉx Ｍｎb Ｖ2-b Ｏz 、Ｌｉx Ｍｎb Ｆｅ1-b Ｏz （ここでｘ＝０．０５〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｚ＝１．５〜５）である。
以下、本発明で言う軽金属とは、周期律表第１Ａ族（水素を除く）及び第２Ａ族に属する元素であり、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムであり、特にリチウムであることが好ましい。
【００１１】
本発明で使用できる負極中の活物質は、軽金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくは黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長黒鉛）、コークス（石炭または石油系）、有機ポリマー焼成物（ポリアクリロニトリルの樹脂または繊維、フラン樹脂、クレゾール樹脂、フェノール樹脂）、メゾフェースピッチ焼成物、金属酸化物、金属カルコゲナイド、リチウム含有遷移金属酸化物及びカルコゲナイドである。
特に，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ、Ｓｂの単独あるいはこれらの組み合わせからなる酸化物、カルコゲナイドが好ましい。更に、これらに網目形成剤として知られているＳｉＯ2 ，Ｂ2 Ｏ3 ，Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｖ2 Ｏ5 などを加えて非晶質化させたものが特に好ましい。これらは化学量論組成のものであっても、不定比化合物であっても良い。
これらの化合物の好ましい例として以下のものを上げることができるが本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１２】
ＧｅＯ、ＧｅＯ2 、ＳｎＯ、ＳｎＯ2 、ＳｎＳｉＯ3 、ＰｂＯ、ＳｉＯ、Ｓｂ2 Ｏ5 、Ｂｉ2 Ｏ3 、Ｌｉ2 ＳｉＯ3 、Ｌｉ4 Ｓｉ2 Ｏ7 、Ｌｉ2 ＧｅＯ3 、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｏ3.65、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.1 Ｏ3.65、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｇｅ0.05Ｏ3.85、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｋ0.1 Ｍｇ0.1 Ｇｅ0.02Ｏ3.83、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.08Ｏ3.28、ＳｎＡｌ0.5 Ｂ0.4 Ｐ0.5 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.65、ＳｎＡｌ0.4 Ｂ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.1 Ｍｇ0.1 Ｆ0.2 Ｏ3.65、ＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｃｓ0.05Ｍｇ0.05Ｆ0.1 Ｏ3.03、Ｓｎ1.1 Ａｌ0.4 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｂａ0.08Ｏ3.34、Ｓｎ1.2 Ａｌ0.5 Ｂ0.3 Ｐ0.4 Ｃｓ0.2 Ｏ3.5 、ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.2 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｍｇ0.1 Ｏ2.8 、ＳｎＳｉ0.5 Ａｌ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.5 Ｏ4.30、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.1 Ｂ0.1 Ｐ0.1 Ｂａ0.2 Ｏ2.95、ＳｎＳｉ0.6 Ａｌ0.4 Ｂ0.2 Ｍｇ0.1 Ｏ3.2 、Ｓｎ0.9 Ｍｎ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.1 Ｒｂ0.1 Ｏ2.95、Ｓｎ0.9 Ｆｅ0.3 Ｂ0.4 Ｐ0.4 Ｃａ0.1 Ｒｂ0.1 Ｏ2.95、Ｓｎ0.3 Ｇｅ0.7 Ｂａ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.9 Ｍｎ0.1 Ｍｇ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35、Ｓｎ0.2 Ｍｎ0.8 Ｍｇ0.1 Ｐ0.9 Ｏ3.35。
【００１３】
さらに本発明の負極材料は、軽金属、特にリチウムを挿入して用いることができる。リチウムの挿入方法は、電気化学的、化学的、熱的方法が好ましい。
【００１４】
本発明の負極材料へのリチウム挿入量は、リチウムの析出電位に近似するまででよいが、上記の好ましい負極材料当たり５０〜７００モル％が好ましい。特に１００〜６００モル％が好ましい。
【００１５】
本発明で使用できる正極及び負極中の導電剤は、グラファイト、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉、金属繊維やポリフェニレン誘導体であり、特にグラファイト、アセチレンブラックが好ましい。
本発明で使用できる正極及び負極中の結着剤は、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、澱粉、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳＢＲ，ＥＰＤＭ、スルホン化ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、ポリブタジエン、ポリエチレンオキシドであり、特にポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
【００１６】
本発明で使用できる正極及び負極の支持体即ち集電体は、材質として、正極にはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、負極には銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、形態としては、箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金網である。特に、正極にはアルミニウム箔、負極には銅箔が好ましい。
本発明で使用できるセパレータは、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不織布、織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンとポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロンの混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ましく、形態として微孔性フィルムであるものが好ましい。特に、孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの微孔性フィルムが好ましい。
【００１７】
本発明で使用できる電解液は、有機溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスフォキシド、ジオキソラン、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロ誘導体、ジエチルエーテル、１，３−プロパンサルトンの少なくとも１種以上を混合したもの、また電解質として、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣＦ3 ＣＯ2 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＢ10Ｃｌ10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウムの１種以上の塩を溶解したものが好ましい。特にプロピレンカーボネートあるいはエチレンカーボネートと１、２−ジメトキシエタン及び／あるいはジエチルカーボネートとの混合溶媒にＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、及び／あるいはＬｉＰＦ6 を溶解したものが好ましく、特に、少なくともエチレンカーボネートとＬｉＰＦ6 を含むことが好ましい。
【００１８】
電池の形状はシリンダー、角のいずれにも適用できる。この場合、電極は、合剤を集電体上に塗設、乾燥、脱水、プレスして用いる。
電池は、セパレーターと共に巻回した電極を電池缶に挿入し、缶と電極を電気的に接続し、電解液を注入し封口して形成する。この時、安全弁を電池蓋として用いることができる。更に電池の安全性を保証するためにＰＴＣ素子を用いるのが好ましい。
【００１９】
本発明で使用できる有底電池外装缶は、材質として、ニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４等）、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板（同上）、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合金が好ましい。
【００２０】
本発明で使用できるガスケットは、材質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ポリアミドであり、耐有機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリマーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好ましい。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポリマーであることが好ましい。
【００２１】
本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆される。外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テープ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。また、外装の少なくとも一部に熱で変色する部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。
本発明の電池は必要に応じて複数本を直列及び／または並列に組み電池パックに収納される。電池パックには正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／または電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニターし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設けても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端子等を外部端子として設けることもできる。また電池パックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱できるように固定しても良い。さらには、電池パックに電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設けても良い。
【００２２】
本発明の電池は様々な機器に使用される。特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッキ、モニター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、一眼レフカメラ、使い捨てカメラ、レンズ付きフィルム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。
【００２３】
上述したように、非水二次電池の場合、使用する電極が、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池の場合より薄くしかも長い帯状である場合が多いため、巻回された電極群の電解液浸透性が非常に悪く、電池組立時の電解液注入時間が長くかかり、よって注液装置がとても大きなものとなるだけでなく、非水電解液であるがゆえにその揮発性の高さから注液量の精度管理が難しい。これを解決するために、電極群の上面に配置される絶縁体に多くの貫通孔を設けようとすると、絶縁体の強度が低下し、電池落下時の電極群のずれによる内部短絡が起こり易くなってしまう。逆に、絶縁体に設ける貫通孔をできるだけ少なくして厚みを大きくすれば、強度は増すが、電極群の電解液浸透性が低下してしまう。本発明の密閉型非水二次電池は、電極群の電解液浸透性が良く、電池組立時の電解液注入を短時間で行うことが可能であり、なおかつ電池落下時の内部短絡をも防止することができる構成をなしている。つまり、電極群の上面に配置される絶縁体において、環状壁の外周部に形成される鍔部の底面より、環状壁の内周部に形成される中央平面部の底面が上方に位置し、鍔部には複数の貫通孔を有する。さらに中央平面部の中央部とその周辺に貫通孔を有するため、電解液注入時に電池外装缶内のエアーあるいは不活性ガスがこれらの貫通孔を通って抜け易くなり、電解液が電極群に浸透し易くなる。また、絶縁体中央部には平面部が存在するため、電池落下時の電極群のずれを最小限に抑えることができる。したがって、組立作業性が高く、しかも安全性の高い密閉型非水二次電池とすることができる。
【００２４】
【実施例】
以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２５】
正極は、活物質としてＬｉＣｏＯ2 （８７重量部）を用い、導電剤として鱗片状黒鉛（６重量部）とアセチレンブラック（３重量部）を、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン水分散物（３重量部）とポリアクリル酸ナトリウム（１重量部）を加え、水を媒体として混練して得られたスラリーをアルミニウム箔（集電体：厚さ２０μｍ）の両面にエクストルージョン法により塗布し、この塗布物を乾燥した後、カレンダープレス機により圧縮成形して帯状の正極（厚さ２５０μｍ）とした。
負極においては、一酸化錫（７３．３重量部）、二酸化珪素（１９．５重量部）、酸化マグネシウム（３．５重量部）、酸化ほう素（３．７重量部）を乾式混合し、アルゴン雰囲気下で１０時間（１２００℃）焼成した後、冷却して粉砕して得た平均粒径４．５μｍのＳｎＳｉ0.6 Ｍｇ0.2 Ｂ0.2 Ｏ2.7 を負極材料として用いた。
負極は、上記の負極材料（８８重量部）と、導電剤として燐片状黒鉛（６重量部）、結着剤としてポリフッ化ビリニデンの水分散物（４重量部）とカルボキシメチルセルロース（１重量部）及び酢酸リチウム（１重量部）を加え、水を媒体として混練して得られたスラリーを銅箔（集電体：厚さ１８μｍ）の両面にエクストルージョン法により塗布し、正極と同様、乾燥、圧縮成形して帯状の負極（厚さ７８μｍ）とした。
【００２６】
低湿度雰囲気中（露点：−５０℃）で、上記で得られた正極と負極を脱水乾燥（遠赤外線ヒーター、１５０℃、２時間）した後所定の寸法に裁断し、負極シートの未塗布部にはニッケル製のリード板を超音波溶接した。さらに、正極シートの厚み２０μのアルミニウム集電体の露出部にリード板を超音波溶接した。リード板はアルミニウムの焼き鈍し品ＪＩＳ−ＩＮ３０Ｈ−Ｏで、幅４ｍｍ、厚み０．１ｍｍ、長さ７５ｍｍのものを用いた。超音波溶接は表面に細かい凹凸部を多数設けた鉄敷（アンビル）の上に、正極の集電体の露出部分を位置決めし、短冊状のリードタブをその上に重ねて置き、超音波溶接機（ブランソン製、２０ｋＨｚ、２０００Ｗ）の超音波ホーンで０．５ＭＰａの圧力で加圧しながら７５ｍｓｅｃの間、振幅２２μｍの超音波振動を加えて溶接した。超音波ホーンの加圧面は２．５ｍｍ×４８ｍｍの長方形状で０．４ｍｍピッチで細かい凹凸面が設けられている。溶接後、正極シートの長手方向の端面付近に対応するリードの場所に幅１２ｍｍの絶縁テープを一周に渡って貼った。絶縁テープは基材がポリイミドでシリコーン系粘着材を用いた粘着テープを使用した。
【００２７】
得られたリード付きの正極シート、セパレーター、負極シートを用い、巻回機の巻き芯径を３．５ｍｍとし、巻回張力がセパレーターでは１５０ｇ、正負極シートでは３００ｇで巻回した。巻回張力を上げると真円度は良化するが内部短絡が増加した。正極リードが渦巻状電極の中心部、負極リードが外周部にくるように巻回して渦巻状電極群Ａを作った。正極リードの材質と形状を下表のように変更して電極群Ｂ〜Ｋを作った。ここで１Ｎ３０Ｈ−Ｏは焼き鈍し品を、１Ｎ３０Ｈは焼き鈍していないものを表す。
表中α値はＢ／２ｔ3 を表す。リードの曲率加工は、半円柱状突起を有する上金型と、対応する半円柱状くぼみを有する下金型に集電体に溶接された正極リードを挟み加圧成形し、リードの幅方向にＲ１．７５ｍｍの丸みを付けた。真円度評価は電極群の最大径と最小径とをレーザー変位計で測定しその差を見た。また、電極群を樹脂で固めた後切断して正極リードの曲率のつき方を顕微鏡で観察し、官能評価した。また、巻回適正は、正極リードつきの正極シートの巻回時の搬送性を評価し５０個の電池を作製するときに引っかかりの生じた個数を示した。
【００２８】
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【００２９】
【発明の効果】
正極リードが溶着された正極シートを巻回するときに搬送経路での引っかかり等のトラブルをなくすことができる。リードを溶接後巻芯径に合わせて曲率を持たせるためのプレス工程が省略できるのでパス長が短くなり、巻ずれなどのトラブルを減少できる。巻回群の真円度の向上により電池缶への巻回群の挿入や正負極リードの端子溶接などでの故障が減少できる。更に巻回群の極板距離の均一化により電池性能の均一性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の密閉型非水二次電池の実施例を示す縦断面図
【符号の説明】
６    正極リード
７    負極リード
８    正極シート
９    負極シート
１０  セパレーター
１１  電池外装缶
１２  端子キャップ
１３  ガスケット
１４  安全弁
【図１】
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