(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極リード部を接続した帯状の正極板と負極リード部を接続した帯状の負極板を帯状のセパレータを介して渦巻状に巻回して形成した極板群を円筒形ケース内に収納する円筒形電池において、正極リード部と前記負極リード部が、巻芯部を中心として４５°〜１３５°の角度範囲内に位置し、且つ、前記負極板の幅寸法（ａ）、前記正極リード部の前記負極板と相対する寸法（ｂ）、前記負極リード部の前記負極板と相対する寸法（ｃ）が、ａ≧ｂ＋ｃの関係にあり、前記正極リード部と、前記負極リード部とが、前記円筒形電池の側面方向において重なることなく前記極板群を構成したことを特徴とする円筒形電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円筒形非水電解液二次電池等、円筒形電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やノートパソコン等の、ポータブル，コードレス機器の普及により、その電源である電池の需要が高まっている。特に、小型，軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が要望されている。このような電池として非水電解液二次電池、特に、正極にコバルト酸リチウム等のリチウム含有複合酸化物、負極に炭素材料等を用いたリチウムイオン二次電池の研究，開発が活発に行われている。
【０００３】
この種の非水電解液を使用する電池は、水溶液系の電池に比べてイオン電導度が低い。このため、電流特性を向上させるため、正極と負極をそれぞれ帯状極板とし、セパレータを介して渦巻状に巻回し、電極面積を大きくして極板群を構成する手段が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から知られている集電用リード部を接続した帯状極板をセパレータを介して渦巻状に巻回して構成した極板群は、集電用リード部により外径が楕円形になり、この状態で電池ケースに挿入していたため、挿入する際に、セパレータが電池ケース内で擦られてダメージを受けて破れる等、内部リークの原因となる問題点があった。
【０００５】
このような内部リークの発生を防ぐ対策として、帯状極板の全長を短くしたり、極板の厚みを薄くする等の手段がとられていた。しかし、これらの手段では電池容量が少なくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記従来の問題点を解決し、限られた電池ケース内に、極板群を円滑に挿入でき、セパレータへのダメージを解消し、内部リークが発生せず、かつ十分な容量をもった円筒形電池を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の円筒形電池は、第１の発明として正極板の正極リード部と負極板の負極リード部が、巻芯部を中心として４５°〜１３５°の角度範囲内に位置する極板群を用いたものである。
【０００８】
他の第２の発明としては、負極板に相対する正極リード部と負極リード部の極板幅方向のそれぞれの寸法が、負極板幅寸法のそれぞれ２分の１以下か、或いは負極板に相対する正極リード部と負極リード部の極板幅方向の寸法を加算した寸法が負極板幅寸法以下とし、正極リード部と負極リード部を重ならないように巻回したものである。
【０００９】
これらの構成によれば、本発明の円筒形電池は、極板群の外径が真円に近づくため、極板群を電池ケース内に挿入する際のセパレータへのダメージ，破れを最小限に抑制することができる。また、容量的にも最大限で渦巻状に巻回した極板群を電池ケース内に収めることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、課題を同じくする第１の発明と第２の発明があり、各請求項に記載した形態で実施できるもので、第１の発明は請求項１記載のように、正極リード部を備えた帯状の正極板と負極リード部を備えた帯状の負極板を帯状のセパレータを介して渦巻状に巻回して形成した極板群を円筒形ケース内に収納する円筒形電池において、正極リード部と負極リード部が、巻芯部を中心として４５°〜１３５°の角度範囲内に位置するようにすることにより、巻回した極板群の外径が正極リード部と負極リード部による変形を少なくし、従って円筒形の電池ケースに巻回した極板群が円滑に挿入することができ、セパレータの損傷に起因する内部リークは少なくすることができる。
【００１１】
また、第２の発明は請求項２記載のように、正極リード部を備えた帯状の正極板と負極リード部を備えた帯状の負極板を帯状のセパレータを介して渦巻状に巻回して形成した極板群を円筒形ケース内に収納する円筒形電池において、負極板に相対する正極リード部と負極リード部の極板幅方向のそれぞれの寸法が負極板幅寸法の２分の１以下か、或いは負極板に相対する正極リード部と負極リード部の極板幅方向の寸法を加算した寸法が負極板幅寸法以下とし、正極リード部と負極リード部を重ならないようにして極板群を構成することにより、前記第１の発明の実施の形態と同様に円筒形の電池ケースに円滑に極板群を挿入することができて、セパレータの損傷に起因する内部リークは少なくすることができる。勿論、第１の発明と第２の発明の両条件を備えた実施の形態で実施すれば、より一層極板群の外形の変形はないものである。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施例１）
本実施例における円筒形非水電解液二次電池は、正極にコバルト酸リチウムを用い、負極にリチウムを吸蔵したり、放出することができる黒鉛を用いた。
【００１４】
正極板は帯状で、幅方向が６０ｍｍ、長手方向が４００ｍｍ、厚みが０．２ｍｍであり、正極板の集電用リード部は短冊状で、厚みが０．１５ｍｍとした。
【００１５】
負極板も帯状で、幅方向が６５ｍｍ、長手方向が５００ｍｍ、厚みが０．２ｍｍであり、負極板の集電用リード部も短冊状で、厚みが０．１５ｍｍとした。
【００１６】
これらの集電用金属リード部を有する正極板と負極板をセパレータを介して渦巻状に巻いて極板群を構成し、円筒形の電池ケース内に挿入して本実施例の電池を作製した。
【００１７】
これら実施例の短冊状集電用金属リード部の極板幅方向における位置関係を図１（Ａ），（Ｂ）の概略図に示す。図１において、１は正極リード部、２は負極リード部、３は極板群であり、ａは負極板幅方向の寸法を示す。図１（Ａ）のｂは正極リード部の負極板に相対する極板幅方向の寸法であり、ｂ＝ａ／２である。ｃは負極リード部の負極板に相対する極板幅方向の寸法であり、ｃ＝ａ／２である。つまり、ｂ＝ｃである。図１（Ｂ）のｄ，ｅも、それぞれ正極リード部と負極リード部の負極板に相対する極板幅方向の寸法であり、ｄ＋ｅ≦ａである。
【００１８】
さらに、これら電池の電池ケース上方から見た場合の正極リード部と負極リード部の位置関係を示した概略図を図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。そして、図２において、４は巻芯部、５は電池ケースを示す。図２の角度θは、各々θ１＝４５°，θ２＝９０°，θ３＝１３５°である。この図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す極板群３を用いた電池をそれぞれ本実施例の電池Ａ，Ｂ，Ｃとした。
【００１９】
（比較例）
また、正極リード部と負極リード部の位置関係が、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したようになるものを比較例の電池Ｄ，Ｅ，Ｆとした。図３の角度θは、各々θ４＝２５°，θ５＝１５０°，θ６＝１８０°である。
【００２０】
次に、本実施例の電池Ａ，Ｂ，Ｃと比較例の電池Ｄ，Ｅ，Ｆのリーク不良率を調べた。試験数はいずれも１０００個とした。
【００２１】
その結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0003677946.tif 000002
【００２３】
この表１より明らかなように、本実施例の電池Ａ，Ｂ，Ｃでは内部リークが全く起こらなかったが、比較例の電池Ｄ，Ｅ，Ｆでは内部リークによるリーク不良率が２〜４％起こっている。リークしたこれらの比較例の電池を分解したところ、極板群の外径が楕円形に膨らんでいる部分のセパレータが破れていることが認められた。これは、図３に示す比較例の電池Ｄ，Ｅ，Ｆの極板群３が、正極リード部１と負極リード部２の位置関係の影響により部分的に外径が大きくなり、極板群３を電池ケース５に挿入する際にケースに擦られて、セパレータに破れが生じたと推定される。
【００２４】
（実施例２）
他の発明の実施例として、正極リード部と負極リード部の相互の位置に関係なく、負極板に相対する正極リード部と負極リード部の極板幅方向のそれぞれの寸法が、負極板の幅寸法の２分の１以下か、或いは負極板に相対する正極リード部と負極リード部の極板幅方向の寸法を加算した寸法が負極板の幅寸法以下とした極板群で構成したものでも、極板群が実施例１と同様に楕円形に変形することを防止できるため、実施例１における場合と同様の効果があることが判明した。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、正極板と負極板の両集電用リード部が、巻芯部を中心とする角度θ＝４５°〜１３５°の範囲内に位置する極板群を用い、且つ、負極板の幅寸法（ａ）、正極リード部の負極板と相対する寸法（ｂ）、負極リード部の負極板と相対する寸法（ｃ）が、ａ≧ｂ＋ｃの関係にあり、正極リード部と、負極リード部とが、円筒形電池の側面方向において重なることなく前記極板群を構成することにより、電池ケース内に円滑に極板群を挿入可能となり、内部リークの生じることなく、容量的にも最大限で渦巻状に巻回した極板群を電池ケースに挿入した円筒形電池を得ることができる。
【００２６】
また、負極板に相対する正極板の正極リード部と負極板の負極リード部の極板幅方向のそれぞれの寸法が、負極板の幅寸法の２分の１以下か、或いは負極板に相対する正極リード部と負極リード部の極板幅方向の寸法を加算した寸法が負極板の幅寸法以下とした極板群を電池ケース内に挿入した円筒形電池でも内部リークが生じることのない円筒形電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）本発明の実施例１における極板群を横面から見た概略図
（Ｂ）同極板群の他の例を示す概略図
【図２】（Ａ）同実施例１における円筒形非水電解液二次電池を上面から見た概略図
（Ｂ）同電池の他の例を示す概略図
（Ｃ）同電池の更に他の例を示す概略図
【図３】（Ａ）比較例における円筒形電池を上面から見た概略図
（Ｂ）同電池の他の比較例を示す概略図
（Ｃ）同電池の更に他の比較例を示す概略図
【符号の説明】
１  正極リード部
２  負極リード部
３  極板群
４  巻芯部
５  電池ケース
ａ  負極板幅寸法
ｂ，ｄ  正極リード部の負極板に相対する極板幅方向の寸法
ｃ，ｅ  負極リード部の負極板に相対する極板幅方向の寸法
θ１，θ２，θ３  本実施例の巻芯部を中心として正極リード部と負極リード部がなす角度
θ４，θ５，θ６  比較例の巻芯部を中心として正極リード部と負極リード部がなす角度
【図１】
0003677946.tif 000003
【図２】
0003677946.tif 000004
【図３】
0003677946.tif 000005