(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状正極とシート状負極とをセパレータを介して対向させ、シート状正極の巻回群中心側の先端付近に正極リードを溶接し、巻回して巻回電極群を構成した巻回電極群であって、該正極リードがセパレータを介して負極の巻回群中心側の先端に対向し、かつ該正極リードの溶接部がセパレータを介して負極と対向していない巻回電極群。
【請求項２】
請求項１記載の巻回電極群と、
前記巻回電極群を収納する電池缶と
を有する電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、性能の安定した二次電池に用いる巻回電極群に関し、特に、内部短絡を起こしにくく、製造しやすい巻回電極群に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、二次電池の分野では他の電池に比べ高容量なリチウム電池が注目され、二次電池市場で大きな伸びを示している。このリチウム二次電池は、正負電極とセパレーターを巻回ないしは積層した電極群を電池缶に挿入した後電解液を注入しその後封口することによって製造される。
【０００３】
電流は、電極に付着させた金属製のリードを介して外部端子から取り出される。リードを電極に取り付ける時に電極合剤上から接続する場合もあるが、電池の内部抵抗をできるだけ小さくするためと取り付けの安定性を向上させるため、図６に示すように、正極集電体２３の露出部にリード２４を溶接して接続するのが通常である。渦巻状電極群を用いた電池では、正極集電体２３が厚さ２０μｍ程度の金属箔であるため、溶接部３２にバリが出やすい。
【０００４】
一方、電池を高容量化するためには正極２３と負極２６の対向面積をできるだけ大きくする必要がある。そのためには、正極リード２４の溶接部３２に負極２６を対向させる配置が有利であるが、正極リード２４のバリがセパレータを介して負極２６に突き刺さり、内部短絡を引き起こしやすいという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内部短絡を起こしにくく、製造が容易な巻回電極群を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、シート状正極シート状負極とをセパレータを介して対向させ、シート状正極の巻回群中心側の先端付近に正極リードを溶接し、巻回して巻回電極群を構成した巻回電極群であって、該正極リードがセパレータを介して負極の巻回群中心側の先端に対向し、かつ該正極リードの溶接部がセパレータを介して負極と対向していない巻回電極群により解決された。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい態様について説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
図１（Ａ）、（Ｂ）と図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態による巻回前の電極群の下面図である。
【０００８】
電極群は、正極集電体２３と負極集電体２６を有し、正極リード２４が正極集電体２３に溶接部３２で溶接されている。電極群は、本来、正極集電体２３と負極集電体２６の間にセパレータを有し、内部短絡を防止しているが、図の簡略化のため、セパレータの記載を省略している。セパレータは、後に図３を参照しながら説明する。
【０００９】
図１（Ａ）、（Ｂ）と図２（Ａ）、（Ｂ）は、全て正極リード２４がセパレータを介して負極集電体２６の巻回群中心側（図の左側）の先端２６ａに対向し、かつ正極リード２４の溶接部３２がセパレータを介して負極集電体２６に対向しない構成になっている。
【００１０】
図１（Ａ）では、矩形のシート状負極集電体２６を長手方向（図の水平方向）について巻回群外側（図の右側）にずらすことにより、正極リード２４がセパレータを介して負極集電体２６の巻回群中心側の先端２６ａに対向しつつ、正極リード２４の溶接部３２がセパレータを介して負極集電体２６に対向しないので、溶接部３２のバリが負極集電体２６に突き刺さることがない。
【００１１】
図１（Ｂ）では、正極リード２４の溶接部３２が正極集電体２３の幅方向（図の垂直方向）の中央部にある。負極集電体２６は、溶接部３２を回避するように、巻回群中心側の端の幅方向の中央部を切り欠き、両端の出っ張り部２６ａと中央の引っ込み部２６ｂを形成する。当該切り欠き部は、溶接部３２に対向するので、溶接部３２のバリが負極集電体２６に突き刺さることがない。負極集電体２６の巻回群中心側の先端２６ａは、正極リード２４に対向する。
【００１２】
図２（Ａ）では、正極リード２４の溶接部３２が正極集電体２３の幅方向の両端付近に２つある。負極集電体２６は、２つの溶接部３２を回避するように、巻回群中心側の端の幅方向の両端を切り欠き、中央の出っ張り部２６ａと両端の引っ込み部２６ｂを形成する。当該切り欠き部は、溶接部３２に対向し、負極集電体２６の巻回群中心の先端２６ａは、正極リード２４に対向する。
【００１３】
図２（Ｂ）では、図２（Ａ）と同じく、正極リード２４の溶接部３２が正極集電体２３の幅方向の両端付近に２つある。負極集電体２６は、２つの溶接部３２を回避するように、巻回群中心側の端において幅方向の両端から中央部に向かい、徐々に出っ張っている。負極集電体２６の巻回群中心側の先端２６ａは正極リード２４に対向し、溶接部３２は負極集電体２６に対向しない。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）と図２（Ａ）、（Ｂ）に示したように、負極２６の巻回群中心側の先端２６ａを正極リード２４に対向させることにより、負極を長手方向に短くする場合に比べ、正極と負極の対向面積が大きくなり、電池容量を大きくすることができる。さらに、正極リード２４の溶接部３２を負極２６に対向させないことにより、溶接部３２のバリが負極２６に突き刺さることを防止でき、内部短絡を回避することができる。
【００１５】
シート状の正極及び負極は、アルミニウムや銅などの金属箔上に、電極反応に係わる活物質もしくはその保持体や、導電剤、結着剤等からなる電極合剤を塗布してなる。電極合剤は集電体の片面又は両面に塗布されるが、両面に塗布されている形態が好ましい。これらの電極シートは、集電体に電極リードを接合するために集電体の露出部を有することが好ましい。集電体露出部は電極合剤未塗布部であっても、電極合剤を塗布後引き剥がすことによって形成してもよい。
【００１６】
電極リードがシート状電極の中央部にある構造は好ましくなく、電極リードは端部に設置するのが好ましい。更に、正極リードは、正極シートの巻回群の中心側端部に、負極リードは巻回群中の外周側端部に位置させるのが好ましい。
【００１７】
図３は、巻回前の電極群の側面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）と図２（Ａ）、（Ｂ）は、図３を下方から見た図である。
【００１８】
巻芯２０は、一対の半円柱状部材で構成され、例えば直径が３．５ｍｍであり、シート状の２枚の絶縁性セパレータ２１と２２の一端近傍を折り返すように挟む。正極集電体２３は、中央部の両面に正極合剤２５が塗布されており、先端ＣＴの近傍の両面には正極合剤が塗布されていない。正極リード２４は、正極集電体２３の上の正極合剤が塗布されていない部分に接合されている。負極集電体２６は、中央部の両面に負極合剤２７が塗布されており、先端ＣＴの近傍の両面には負極合剤が塗布されていない。
【００１９】
正極集電体２３は、巻芯２０とセパレータ２１の間に挟まれて巻回される。負極集電体２６は、２枚のセパレータ２１と２２の間に挟まれて巻回される。負極集電体２６の先端ＣＴがセパレータ２１を挟んで対向する正極集電体２３の部分の巻芯２０側の面に正極リード２４が接合されている。すなわち、正極集電体２３上で正極リード２４が接合されている部分は、セパレータ２１を挟んで負極集電体２６の先端ＣＴの端部と対向する。
【００２０】
正極リード２４を正極集電体２３に溶接する際にバリが生じ、正極リード２４に対向するセパレータ２１が破損することがある。例えば、セパレータ２１の厚さは３０μｍであり、正極集電体２３の厚さは２０μｍである。正極リード２４の溶接部は、図１または図２に示すように、セパレータ２１を介して集電体２６に対向していないので、溶接部のバリがセパレータ２１を破っても負極負極集電体２６に刺さることを防止できる。溶接部にバリが生じても、正極集電体２３と負極集電体２６の短絡を回避できる。
【００２１】
さらに、そのような短絡を回避するため、以下の対策を行なってもよい。
（１）正極リード２４が接合された正極集電体２３の部分のうちセパレータ２１を挟んで負極シート３６の先端ＣＴの周辺部分に対向する正極集電体２３の面を絶縁性材料３０ｃで被覆する。
【００２２】
絶縁性材料３０ｃで正極集電体２３を被覆すれば、正極リード２４のバリは絶縁性材料３０ｃに保護され、セパレータ２１は破損しない。セパレータ２１の破損を回避することにより、正極３５と負極３６の短絡を防止することができる。
【００２３】
（２）正極リード２４が接合された正極集電体２３の部分にセパレータ２１を挟んで対向する負極シート２６の先端ＣＴの周辺部分の面を絶縁性材料３０ａで被覆する。絶縁性材料３０ａは、負極集電体２６の露出部に設けることが好ましいが、負極集電体２６の先端ＣＴまで負極合剤を設けて負極合剤上に絶縁性材料を設けてもよい。
【００２４】
絶縁性材料３０ａで負極集電体２６を被覆すれば、正極リード２４のバリがセパレータ２１を貫通しても絶縁性材料３０ａによって保護される。正極リード２４のバリと負極集電体２６の接触を回避することができるので、正極３５と負極３６の短絡を防止できる。
【００２５】
（３）正極リード２４が接合された正極集電体２３の部分とそれに対向する負極シート３６の先端ＣＴの周辺部分の間にあるセパレータ２１の部分のうち正極シート３５又は負極シート３６のいずれかに対向する面を絶縁性材料３０ｂで被覆する。
【００２６】
絶縁性材料３０ｂをセパレータ２１のいずれかの面に被覆した場合にも、上記と同様な作用が生じ、正極３５と負極３６の短絡を防止することができる。
【００２７】
上記の３つの手段のうちの１つを施せば十分である。ただし、短絡防止を確実なものにするため、３つの手段を任意に組み合わせてもよい。絶縁性材料で被覆するには、樹脂を塗布又は塗り付けたり、絶縁テープを貼り付ければよい。絶縁性材料３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、粘着性絶縁テープが好ましい。
【００２８】
図３に示すように、正極シート３５と負極シート３６とセパレータ２１、２２を巻芯２０に巻回すると、図４に示す巻回群が形成される。正極リード２４は、巻回群の中心付近に配置され、負極リード３１は巻回群の外側部に配置される。これにより、正極リード２４と負極リード３１の接触を防止できる。負極リード３１は、負極集電体の内側（巻回群の中心側）の面に接合される。正極リード２４と正極集電体の溶接部が負極集電体と対向しないように溶接部と負極集電体の形状とを調整することにより、正極と負極の短絡を防止することができる。さらに、負極リード３１の内側の面を絶縁性材料で被覆する等の対策を施せば、より確実に正極と負極の短絡を防止することができる。負極リード３１は、負極集電体の外側の面に接合してもよい。
【００２９】
電極リードの形状は電池の形状によって異なるが、シート状の電極を巻回して用いる円筒型や角形の電池においては、厚みが０．０３〜１ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．３ｍｍ、幅が１．５〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜５ｍｍの金属片を用いる。
【００３０】
電極リードの材質は接合する電極集電体の種類に依存する。集電体がステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、銅等の金属箔の場合は、それらに溶接可能な材質を選ぶ必要がある。
【００３１】
正極集電体がアルミニウム箔の場合は、正極リード２４がアルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。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９９．３％以上、９９．９９％以下であることが好ましい。アルミニウム以外の含有元素としては、珪素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、亜鉛等を挙げることができる。負極集電体が銅箔であるときは、負極リード３１がニッケル又はニッケルメッキした鋼材、銅、ニッケルメッキした銅であることが好ましい。
【００３２】
図５は、シリンダ型電池の断面図である。電池の形状はシリンダー、角のいずれにも適用できる。巻芯を角形にすれば、角型電池を製造することができる。電池は、セパレーター２１、２２と共に巻回した正極シート３５と負極シート３６を電池缶１１に挿入し、電池缶１１と負極シート３６を電気的に接続し、電解液１５を注入し封口して形成する。電池蓋１２は正極端子を有し、ガスケット１３を介して電池缶１１の上部口に嵌合される。正極シート３５は、電池蓋１２に電気的に接続される。この時、安全弁１４を封口板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（正温度係数）素子１６を用いるのが好ましい。
【００３３】
以下に電極（正極及び負極）の構成材料について説明する。電極は、集電体上に正極活物質を含む正極合剤を塗布してなる正極と、集電体上に負極材料を含む負極合剤を塗布してなる負極からなり、これらの電極は更に、後で説明する拡散制御層を有する形態が好ましい。また、正極もしくは負極の合剤上もしくは拡散制御層の上にリチウム金属薄膜を有する構成が特に好ましい。電極合剤は、正極活物質や負極材料等のリチウムの挿入放出が可能な化合物を主体とし、導電材や結着剤等を混合分散して得られる。
【００３４】
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 、Ｌｉx Ｍｎ2 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。
【００３５】
以下、本明細書で言う軽金属とは、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。
【００３６】
負極材料は、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。
【００３７】
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。
【００３８】
これらの化合物の好ましい例として以下のものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
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
さらに負極材料は、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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（ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−ｒｕｂｂｅｒ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅ  ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｌｉｎｋａｇｅ）、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。これらは、粒子サイズが１ミクロン以下の水分散ラテックスとして使用するとより好ましい。
【００４３】
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。
【００４４】
次にリチウムイオンの拡散制御層について説明する。拡散制御層は、少なくとも１層からなり、同種又は異種の複数層により構成されていても良い。これらの層は、水不溶性の粒子と結着剤から構成される。結着剤は電極合剤を形成する時に用いる結着剤と同じものを用いることが出来る。拡散制御層に含まれる水不溶性粒子の割合は２．５重量％以上、９６重量％以下が好ましく、５重量％以上、９５重量％以下がより好ましく、１０重量％以上、９３重量％以下が特に好ましい。
【００４５】
上記の水不溶性の粒子としては、導電性粒子と実質的に導電性を持たない粒子の両方又はいずれかを用いることができる。導電性粒子としては金属、金属酸化物、金属繊維、炭素繊維、カーボンブラックや黒鉛等の炭素粒子を挙げることが出来る。水への溶解度は、１００ｐｐｍ以下、好ましくは不溶性のものが好ましい。これらの水不溶導電性粒子の中で、アルカリ金属特にリチウムとの反応性が低いものが好ましく、金属粉末、炭素粒子がより好ましい。粒子を構成する元素の２０℃における電気抵抗率としては、５×１０9 Ω・ｍ以下が好ましい。
【００４６】
上記の金属粉末としては、リチウムとの反応性が低い金属、即ちリチウム合金を作りにくい金属が好ましく、具体的には、銅、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、チタン、タングステン、タンタルが好ましい。これらの金属粉末の形は、針状、柱状、板状、塊状のいずれでもよく、最大径が０．０２μｍ以上、２０μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上、１０μｍ以下がより好ましい。これらの金属粉末は、表面が過度に酸化されていないものが好ましく、酸化されているときには還元雰囲気で熱処理することが好ましい。
【００４７】
上記の炭素粒子としては、従来電極活物質が導電性でない場合に併用する導電材料として用いられる公知の炭素材料を用いることが出来る。これらの材料としてはサーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラックなどのカーボンブラック、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛、人工黒鉛、炭素繊維等があげられる。これらの炭素粒子を結着剤と混合分散するためには、カーボンブラックと黒鉛を併用するのが好ましい。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラックが好ましい。炭素粒子は、０．０１μｍ以上、２０μｍ以下が好ましく、０．０２μｍ以上、１０μｍ以下がより好ましい。
【００４８】
上記の実質的に導電性を持たない粒子としてはテフロンの微粉末、ＳｉＣ、窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ムライト、フォルステライト、ステアタイトを挙げることが出来る。これらの粒子の重量は、導電性粒子の０．０１倍以上、１０倍以下で使うと好ましい。
【００４９】
これらの拡散制御層の厚みは０．１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以上２０μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以上１０μｍ以下が特に好ましい。
【００５０】
電極合剤上もしくは拡散制御層上に有することのできるリチウム金属の薄膜は、厚みが５〜１５０μｍであることが好ましく、５〜１００μｍがさらに好ましく、１０〜７５μｍが特に好ましい。リチウムは、純度９０重量％以上のものが好ましく、９８重量％以上のものが特に好ましい。電極シート上のリチウムの重ね合せパターンとしてはシート全面に重ね合わせることが好ましいが、リチウムは電極が電解液と接した後エージングによって徐々に電極中に拡散するため、シート全面ではなくストライプ、枠状、円板状のいずれかの部分的重ね合わせであってもよい。ここで言う重ね合せとは電極合剤もしくは拡散制御層を有するシート上に直接リチウムを主体とした金属箔を圧着することを意味する。
【００５１】
次に重ね合わせるリチウム量に付いて、負極を例に説明する。負極シート上に重ね合せるリチウムは、電極が電解液と接触するとイオン化・拡散して負極合剤中の負極材料中に挿入される。このリチウム挿入量（予備挿入量という）としては、好ましくは負極材料に対して０．５〜４．０当量であり、さらに好ましくは１〜３．５当量であり、特に好ましくは１．２〜３．２当量である。１．２当量よりも少ないリチウムを負極材料に予備挿入した場合には電池容量が低く、また３．２当量より多くのリチウムを予備挿入した場合にはサイクル性劣化があり、それぞれ好ましくない。
【００５２】
リチウムを主体とした金属箔の切断、貼り付け等のハンドリング雰囲気は露点−３０℃以下−８０℃以上のドライエアー又はアルゴンガス雰囲気下が好ましい。ドライエアーの場合は−４０℃以下−８０℃以上がさらに好ましい。また、ハンドリング時には炭酸ガスを併用してもよい。特にアルゴンガス雰囲気の場合は炭酸ガスを併用することが好ましい。
【００５３】
次に、図５に示す電池のうち電極以外の要素を説明する。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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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を有する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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
【実施例】
以下に具体例を挙げ、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。
【００６１】
（負極シートの作製）
負極材料としてＳｎＢ0.5 Ｐ0.5 Ｏ3 を７７．５重量％、鱗片状黒鉛を１７．０１重量％、酢酸リチウムを０．９４重量％、更に結着剤としてポリフッ化ビリニデンを３．７８重量％およびカルボキシメチルセルロースを０．７７重量％加え、水を媒体として混練して、負極合剤層用スラリーを作製した。
【００６２】
厚さ１８μｍの銅箔（負極集電体）２６の両面に、幅１８ｍｍの剥離用テープを４４３ｍｍ間隔に貼り付けた。該スラリーをこの銅箔２６の両面に、エクストルージョン法により幅５００ｍｍの塗布を行い、乾燥した。乾燥後剥離テープを引き剥がし、集電体の露出部を形成した。図３に示すように、乾燥後の負極合剤２７の厚みは集電体２６を除き９０μｍであった。その後、ローラープレス機により負極合剤２７の厚みを集電体２６を除き７８μｍに圧縮成型した。その後２３０℃で２０分間熱処理をし、室温に戻した後、５７．５ｍｍ幅にスリットした。
【００６３】
この電極の集電体露出部にニッケル製の負極リード３１（図４）を４０ｋＨｚで超音波溶接した。その後、負極リード３１と集電体露出部を覆うように幅１５ｍｍのポリプロピレン製保護テープ３０ａ（図３）を電極を幅方向に覆うように貼り付け、リード溶接端部から５ｍｍの位置で切断し、負極シートを作成した。負極シートの巻回群中心側の先端２６ａは、図１（Ａ）に示すように矩形にした。
【００６４】
（正極シートの作製）
正極材料として、ＬｉＣｏＯ2 を９２．７１重量％、アセチレンブラックを３．２６重量％、炭酸水素ナトリュウムを０．９３重量％、さらに結着剤としてポリビニリデンフロライドを１重量％、エチルヘキシルアクリレートを主体とするエチルヘキシルアクリレートとアクリル酸との共重合体を１．６６重量％、カルボキシメチルセルロースを０．４４重量％加え、水を媒体として混練して得られたスラリーを厚さ２０μｍのアルミニウム箔（集電体）の両面に塗布した。塗布は間欠的に行い、長さ４０３ｍｍの合剤塗布部と、３３ｍｍの未塗布部が交互に繰り返すようにした。
【００６５】
乾燥した後、プレスローラーで成形し集電体を除く電極の厚みが１９０μｍの正極シートを作製した。この正極シートを２４０℃で２０分間熱処理し、室温に戻した後５６ｍｍ幅にスリットした。合剤端部から３ｍｍの位置で切断し正極シートを作成した。集電体２３の露出部の先端から５ｍｍの位置に、１００μｍ厚み、４ｍｍ幅のアルミニウムリード２４（図３）を超音波溶接した。
【００６６】
（シリンダー電池の組立）
上記負極シートおよび正極シートを露点−４０℃以下の乾燥空気中で２３０℃３０分間脱水乾燥した。さらに、図５に示すように、脱水乾燥済み正極シート３５、幅６０．５ｍｍ、長さ６００ｍｍの微多孔性ポリプロピレンフィルムセパレーター（セルガード２４００）２１、脱水乾燥済み負極シート３６およびセパレーター２２の順で積層し、これを巻き込み機で渦巻き状に巻回した。図３に示すように、この時巻回群の中心付近の正極リード２４部分には負極先端の保護テープ３０ａ部分が対向するように配置した。さらに、図１（Ａ）に示すように、負極シートの巻回群中心側の先端２６ａが正極リード２４に対向し、かつ正極リード２４の溶接部３２が負極シートに対向しないように配置した。
【００６７】
この巻回体を負極端子を兼ねるニッケルメッキを施した鉄製の有底シリンダー型電池缶１１に収納した。さらに、１リットル当たりＬｉＰＦ6 とＬｉＢＦ4 を各々０．９，０．１ｍｏｌ含有し、溶媒がエチレンカーボネート、ブチレンカーボネートとジメチルカーボネートの容量比が２：２：６である混合液からなる電解質１５を電池缶１１に注入した。正極端子を有する電池蓋１２をガスケット１３を介してかしめて、直径１７ｍｍ、高さ６７ｍｍのシリンダー型電池Ａを作製した。なお、正極端子１２は正極シート３５と、電池缶１１は負極シート３６とあらかじめリード端子により接続した。なお、１４は安全弁である。
【００６８】
図１（Ａ）に示す電極群を用いて電池を製造した結果、正極リード２４の溶接部３２が負極シート２６に対向していないので、溶接部３２のバリが負極シート２６に刺さることがなく、内部短絡の故障を回避することができた。さらに、負極シート２６の巻回群中心側の先端２６ａが正極リード２４に対向しているので、正極シートの負極シートの対向面積が大きくなり、電池容量が大きくなった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明のように、正極リードを負極の巻回群中心側の先端に対向させ、かつ正極リードの溶接部を負極に対向させないことにより、電池容量が大きく、内部短絡の故障の少ない電池を得ることができる。
【００７０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による巻回前の電極群の下面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態による巻回前の電極群の下面図である。
【図３】巻回前の電極群の側面図である。
【図４】巻回後の電極群の上面図である。
【図５】シリンダ型電池の断面図である。
【図６】従来技術による巻回前の電極群の下面図である。
【符号の説明】
３５  正極シート
３６  負極シート
１１  電池缶
１２  電池蓋
１３  ガスケット
１４  安全弁
１５  電解液
１６  ＰＴＣ素子
２０  巻芯
２１、２２  セパレータ
２３  正極集電体
２４  正極リード
２５  正極合剤
２６  負極集電体
２７  負極合剤
３０  絶縁性材料
３１  負極リード
３２  溶接部
３５  正極シート
３６  負極シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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