(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と負極集電体の両面に前記正極活物質層よりも低抵抗値を有する負極活物質層が形成された負極とがセパレータを介して積層し巻回された電池素子を電池缶に収容した非水電解質二次電池であって、
前記正極は、前記巻回の中間層部に前記電池素子の前記巻回の１周以上の長さ寸法に渡って前記正極集電体が露出する正極集電体露出部を有し、
前記負極は、前記正極集電体露出部の露出両端部よりも露出側に、前記負極活物質層を通って起電力に寄与するイオンが拡散するのを抑制する活物質層分離部を有する、非水電解質二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の非水電解質二次電池において、
前記負極は、前記活物質層分離部として、予め定めた分離寸法のスリットを有する、非水電解質二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載の非水電解質二次電池において、
前記スリットの分離寸法は、前記正極集電体露出部が露出する前記長さ寸法の１／１０以下である非水電解質二次電池。
【請求項４】
請求項１に記載の非水電解質二次電池において、
前記巻回の中間層部は、前記巻回の最外周の端部から前記巻回の１周分の距離にある部分から、前記巻回の最内周の端部から前記巻回の１周分の距離にある部分までの間に設けられる、非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池として、正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極とがセパレータを介して積層し、これが巻回された電池素子を電池缶に収容された巻回型が用いられる。【０００３】
巻回型の非水電解質二次電池が外部からの圧力により押し潰され、あるいは正極と負極の間のセパレータが破断または溶断し、正極と負極とが電池内で短絡することがあると異常発熱を生じることがある。【０００４】
このような事態を防止して、安全性を向上させるために、特許文献１には、巻回型の非水二次電池において、正極および負極のそれぞれの両端部に、正極集電体露出部および負極集電体露出部を対向させた集電体対向面を設けることが開示される。なお、正極集電体露出部は、正極集電体の片面に設けてもよいが、両面に設ける方が確実に金属同士の低抵抗接触状態が得られると述べている。【０００５】
また、特許文献２には、正極および負極のそれぞれの両端部に、正極集電体露出部および負極集電体露出部を対向させた集電体対向面を設けることでは不十分な場合があるとして、巻回の中間部にも正極集電体露出部および負極集電体露出部を対向させた集電体対向面を設けることが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１５３５４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１０９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
簡単な構成で、正極と負極とが電池内で短絡する事態でも正極と負極との間の低抵抗接触状態を得ることができる非水電解質二次電池が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る非水電解質二次電池は、正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と負極集電体の両面に正極活物質層よりも低抵抗値を有する負極活物質層が形成された負極とがセパレータを介して積層し巻回された電池素子を電池缶に収容した非水電解質二次電池であって、正極は、巻回の中間層部に、電池素子の巻回の１周以上の長さ寸法に渡って正極集電体が露出する正極集電体露出部を有し、負極は、正極集電体露出部の露出両端部よりも露出側に、負極活物質層を通って起電力に寄与するイオンが拡散するのを抑制する活物質層分離部を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成の非水電解質二次電池によれば、正極集電体露出部に向かい合う負極集電体露出部が不要である。したがって、簡単な構成で、正極と負極とが電池内で短絡する事態でも正極と負極との間の低抵抗接触状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施の形態の一例の非水電解質二次電池についての構造図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の一例の非水電解質二次電池についての断面図である。
【図３】図２において、正極と負極とセパレータの積層について、通常構造を示す図である。
【図４】図２において、正極と負極とセパレータの積層について、安全構造を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の一例の非水電解質二次電池において、正極と負極の巻回を展開した図である。
【図６】従来技術の非水電解質二次電池について、断面図と正極と負極の巻回を展開した図である。
【図７】従来技術の非水電解質二次電池について、正極活物質層から負極集電体に向けて生じる析出を示す図である。
【図８】従来技術の非水電解質二次電池について、負極に生じる不可逆容量の部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる材質、寸法、形状等は説明のための例示であって、非水電解質二次電池の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、非水電解質二次電池１を破断して、その内部構造を示す図である。非水電解質二次電池１は、電池素子２として、正極３と負極４がセパレータ５を介して積層され、円筒状に巻かれたものの間に非水電解質６を充填して、電池缶７の内部に収容したものである。
【００１４】
電池缶７は、底部を有し、上部が開口する円筒状の容器である。かかる電池缶７は、金属等の導電材料を所定の形状に成形したものを用いることができる。電池缶７に用いられる導電材料としては、鉄等を用いることができる。鉄材料の表面にニッケルメッキ等の導電処理を施すこと好ましい。
【００１５】
正極３の引き出しは次のように行われる。正極３は、導電体の正極リード８に接続され、正極リード８は、電池缶７の上部開口を覆う封口材９に接続される。封口材９は、中央部で凸形状のキャップ１０となって、非水電解質二次電池１の正極端子となる。
【００１６】
安全弁１１は、正極端子の付近に設けられ、電池缶７の内部で行われる電気化学反応によって発生するガスの圧力が予め定めた閾値圧力を超すときに、電池缶７の内部から外部に排ガスとして放出する機構である。
【００１７】
ガスケット１２は、正極リード８、封口材９、安全弁１１のそれぞれの端部をまとめて、電池缶７の上部開口の縁に固定するための部材である。かかるガスケット１２としては、弾力性のある金属リング、ゴムシールリング等を用いることができる。ガスケット１２によって、封口材９と電池缶７とは液密性と気密性を保って一体化される。
【００１８】
負極４の引き出しは、次のように行われる。電池缶７の底部には、絶縁板１３が配置され、正極３および負極４と電池缶７とは電気的に絶縁される。その上で、負極４から引き出され、図示されていない負極リードが絶縁板１３を迂回して電池缶７の底部に接続され、これによって電池缶７の導体面が非水電解質二次電池１の負極端子となる。
【００１９】
パイプ状コア１４は、正極３と負極４とセパレータ５を積層して円筒状に巻回するときの巻軸となる部材である。また、パイプ状コア１４は、電池缶７内部圧力が上昇した場合にガスを安全弁１１の方向へ導く流路の作用を有すると同時に、電池缶７の外部から圧縮力が加わった際に、巻回された電池素子２をパイプ状コア１４と電池缶７の内壁との間に圧縮付勢させる働きを有する。かかるパイプ状コア１４としては、ステンレス等からなるパイプを用いることができる。
【００２０】
上記では、電池缶７を負極端子、キャップ１０を正極端子としたが、非水電解質二次電池１の仕様によってはこれを逆にしてもよい。その場合には、電池缶７が正極端子、キャップ１０が負極端子となる。
【００２１】
次に、正極３、負極４、セパレータ５、非水電解質６について、図２から６を用いて詳細に説明する。図２は、電池素子２を軸方向に垂直な面で切断した断面図である。電池素子２は、電池缶７に収容され、パイプ状コア１４の周りに、正極３と負極４とセパレータ５を積層して円筒状に巻回し非水電解質６を充填したものである。図２では、パイプ状コア１４の外周付近の内周端から電池缶７の内壁付近の外周端まで、巻回数を７として、内周端側から外周端側に向かって、Ｎ＝１，Ｎ＝２，Ｎ＝３，Ｎ＝４，Ｎ＝５，Ｎ＝６，Ｎ＝７と示した。巻回数は、説明のための例示であって、これ以外の巻回数であってもよい。
【００２２】
図２に示されるように、正極３は、Ｎ＝１，４，７と、Ｎ＝２，３，５，６とで構造が異なっている。Ｎ＝２，３，５，６の構造が通常構造で、Ｎ＝１，４，７の構造は、正極３と負極４とが電池缶７内で短絡する事態でも正極３と負極４との間の低抵抗接触状態を得ることができる安全構造である。
【００２３】
図３は、Ｎ＝２，３，５，６における通常構造の詳細を示す図である。正極３は、正極集電体２０の両面にそれぞれ正極活物質層２１，２２が形成された構造を有する。負極４は、負極集電体２４の両面にそれぞれ負極活物質層２５，２６が形成された構造を有する。セパレータ５は、正極３と負極４の間に配置される。正極３、負極４、セパレータ５は、非水電解質６の中に浸される。
【００２４】
正極集電体２０は、導電性の箔状のフィルムである。かかる正極集電体２０としては、適当な厚さを有する金属箔を用いることができる。金属箔の材質としては、アルミニウム、チタン、ステンレススチール等から選ばれることが好ましい。厚さとしては、約５〜約１００μｍ程度を用いることができる。例えば、厚さ約８〜約５０μｍのアルミニウム箔を用いることができる。厚さは、好ましくは約１０〜約３０μｍとすることがよい。
【００２５】
正極活物質層２１，２２を構成する正極活物質としては、Ｌｉ複合金属酸化物を用いることができる。例えば、ＬｉＣｏＯX 、ＬｉXＮｉYＣｏ(1-Y)Ｏ 、及びＬｉXＭｎＯ 等を用いることができる。かかる複合金属酸化物を得るには、水酸化リチウム、酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム等のＬｉ化合物を、金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩、金属硝酸塩等と、更に、もし望まれるならば、他金属化合物との焼成反応に付すことにより容易に得ることができる。
【００２６】
正極活物質層２１，２２の厚さは、片面あたり、約３０〜約３００μｍ程度で用いられる。好ましくは約５０〜約２００μｍとすることがよい。
【００２７】
負極集電体２４は、導電性の箔状のフィルムである。かかる負極集電体２４としては、適当な厚さを有する金属箔を用いることができる。金属箔の材質としては、銅、ニッケル及びステンレススチール等から選ばれることが好ましい。厚さとしては、約６〜約５０μｍ程度を用いることができる。例えば、厚さが約６〜約５０μｍの銅箔を用いることができる。厚さは、好ましくは約８〜約２５μｍとすることがよい。
【００２８】
負極活物質層２５，２６は、例えば、炭素質材料を含んで構成される。炭素質材料としては、コークス、グラファイト、非晶質カーボン等の中から選ばれることが好ましい。炭素質材料の形状としては破砕状、鱗片状、球状いずれの形状であってもよい。例えば、負極活物質層２５，２６の厚さを約３０〜約３００μｍとすることができる。厚さは、好ましくは約５０〜約２００μｍとすることがよい。
【００２９】
ここで、正極集電体２０、正極活物質層２１，２２、負極集電体２４、負極活物質層２５，２６の単位面積当たりの抵抗値を比較すると、金属箔である正極集電体２０と負極集電体２４が最も低い抵抗値を有し、次に、金属箔ほどではないが導電体である炭素質材料である負極活物質層２５，２６が低い抵抗値を示す。これに対し、一種のセラミクスである複合金属酸化物で構成される正極活物質層２１，２２は、各段に大きな抵抗値を有する。具体的な単位面積当たりの抵抗値は、それぞれの材質、厚さによって異なるが、おおよそで述べれば、正極集電体２０と負極集電体２４の抵抗値を１として、負極活物質層２５，２６が１０程度、正極活物質層２１，２２は１，０００程度である。
【００３０】
セパレータ５は、イオン透過性の材料で構成されるフィルムである。イオン透過性の材料としては、特に限定されないが、織布、不織布、ガラス織布、合成樹脂製の微小多孔質膜の中から選ばれることが好ましい。合成樹脂製の微小多孔質膜としては、ポリオレフィン系の微小多孔質膜を用いることができる。セパレータ５の融点としては、１００℃以上、好ましくは約１００〜約２００℃とすることがよい。セパレータ５の厚さは、適当に設定してよいが、例えば、約５〜２００μｍとすることができる。
【００３１】
図４は、Ｎ＝１，４，７における安全構造の詳細を示す図である。Ｎ＝１，４，７は、電池素子２の巻回の両端部と、中間層部に相当する位置である。安全構造においては、正極３は、正極集電体２０の表裏である両側に正極活物質層２１，２２が配置されず、正極集電体２０が露出する正極集電体露出部３０，３１を有する。負極４は、通常構造と同じように、負極集電体２４の両面にそれぞれ負極活物質層２５，２６が形成された構造を有する。ただし、図５で説明するように、負極活物質層２５，２６を通って起電力に寄与するイオンが拡散するのを抑制する活物質層分離部としてのスリットが設けられる。セパレータ５、非水電解質６は、通常構造の場合と同じ内容である。
【００３２】
図２では、安全構造として、正極集電体露出部３０，３１が電池素子２の１巻回分とした。これは最小限の巻回分であって、電池素子２の両端部、および中間層部において、巻回の１周以上の長さ寸法に渡って正極集電体露出部３０，３１を設けることが好ましい。
【００３３】
図５は、電池素子２を構成する正極３と負極４とセパレータ５の巻回を展開した図である。電池素子２は、１枚の正極３と１枚の負極４と２枚のセパレータ５を積層し、パイプ状コア１４の周りに巻回したものであるが、図５（ａ）は、その巻回の一部の積層面を１つの平面上に展開した様子を示す図であり、図５（ｂ）（ｃ）は、その巻回をほどいて、１つの平面上に展開した様子を示す図である。ここで、正極３と負極４は積層して巻回される。つまり、正極３の外周側の面には、負極４の内周側の面が向かい合い、正極３の内周側の面には、負極４の外周側の面が向かい合って巻回される。なお、図５では、図１で説明した例と異なり、正極３の最内周には正極活物質層２１，２２が配置されるものとし、その分、負極４の最外周に負極活物質層２５，２６が配置されない例を示した。これは、電池素子２の巻回における位置ずれの説明のための一例であって、最内周、最外周に関し、これ以外の構成であってもよい。
【００３４】
図５では、正極３の外周側の面の外周端と負極４の内周側の面の外周端を揃えて巻回したものとして、これを１つの平面上に展開した図である。この場合、正極３の外周側の面には、負極４の内周側の面が向かい合い、正極３の内周側の面には、負極４の外周側の面が向かい合って巻回すると、巻回の内外周差があるため、ある巻回数Ｎの一巻きのところでは、正極３の内周側の面には、同じ巻回数Ｎの負極４の外周側の面が向かい合うが、正極３の外周側の面には、巻回数Ｎ−１の負極４の内外周側の面が向かい合うことになる。
【００３５】
図５（ａ）では、正極３を基準として、紙面において正極３の下側に正極３の外周側の面に向かい合う負極４を示した。正極３の外周端と負極４の外周端を揃えてあるので、正極３と、正極３の外周側の面に向かい合う負極４とは、同じ巻回数Ｎで向かい合う。例えば、正極３のＮ＝４における外周側の正極集電体露出部３０は、負極４のＮ＝４における内周側の負極活物質層２６に向かい合う。なお、正極３のＮ＝７における外周側の正極集電体露出部３０は、負極４のＮ＝７における内周側の負極集電体露出部に向かい合う。
【００３６】
図５（ａ）において、正極３を基準として、紙面において正極３の上側には、正極３の内周側の面に向かい合う負極４を示した。正極３の外周端と負極４の外周端を揃え、正極３と負極４を積層して巻回すると、上記のように巻回の内外周差があるため、正極３と、正極３の内周側の面に向かい合う負極４とは、巻回数が１つだけずれたＮで向かい合う。例えば、正極３のＮ＝４における内周側の正極集電体露出面３１は、負極４のＮ＝３における外周側の負極活物質層２５に向かい合う。なお、正極３のＮ＝７における内周側の正極集電体露出部３１は、負極４のＮ＝６における外周側の負極集電体露出部に向かい合う。負極４のＮ＝７の負極集電体露出部は、正極３と負極４とセパレータ５を積層して円筒状に巻回したものの最外周になる。負極４のＮ＝７には、負極タブ１５が設けられる。なお、負極４のＮ＝６とＮ＝７は、正極３と負極４とセパレータ５を積層して円筒状に巻回したものの最外周の部分になるため、後述するような負極活物質層２５，２６が負極集電体２４から滑落するような段差の原因とはならない。なお、正極３のＮ＝１は最内周でパイプ状コア１４に巻回されるので、内周側の正極活物質層２１に向かい合う負極４はない。
【００３７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）における正極３の外周側から見た図で、負極４の外周側の面である負極活物質層２５が示される。図５（ｃ）は、図５（ａ）における正極３の内周側から見た図で、負極４の内周側の面である負極活物質層２６が示される。なお、負極タブ１５は省略する。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、電池素子２は、Ｎ＝１で安全構造、Ｎ＝２，３で通常構造、Ｎ＝４で安全構造、Ｎ＝５，６で通常構造、Ｎ＝７で安全構造を取る。したがって、正極３は、Ｎ＝１，４，７において、正極集電体２０の表裏である両側に正極活物質層２１，２２が配置されず、正極集電体２０が露出する正極集電体露出部３０，３１を有する。これに対し、Ｎ＝２，３，５，６，においては、正極集電体２０の表裏である両側に正極活物質層２１，２２が配置される。
【００３９】
負極４は、スリット４０が設けられる部分を除いて、負極集電体２４の両面にそれぞれ負極活物質層２５，２６が設けられる。スリット４０は、正極集電体露出部３０，３１に向かい合うところに負極活物質層２５，２６が存在すると、正極３から非水電解質６を介して負極４に移動してきたリチウムイオンが正極集電体露出部３０，３１に向かい合うところにある負極活物質層２５，２６に拡散することを防止するための活物質層分離部である。リチウムイオンは起電力に寄与するイオンであるので、これが正極集電体露出部３０，３１に向かい合うところにある負極活物質層２５，２６に拡散すると、起電力に寄与することができず、非水電解質二次電池１において、不可逆容量が増加することになる。
【００４０】
スリット４０は、正極集電体露出部３０，３１の露出両端部よりも露出側に、予め定めた張出量４１だけ隔てて、負極活物質層２５，２６を長手方向に垂直な幅方向に渡って分離するように設けられる。このように、正極集電体２０と対向する部分の負極４は、負極集電体２４上に積層された負極活物質層２５，２６が配置されることになる。図５の場合、正極集電体露出部３０，３１は３か所であるが、上記のように、正極集電体露出部３０に向かい合う負極４の位置と、正極集電体露出部３１に向かい合う負極４の位置とは、巻回数Ｎの１巻回分ずれる。したがって、負極活物質層２５におけるスリット４０の位置と、負極活物質層２６におけるスリット４０の位置にはずれが生じ、負極活物質層２５と負極活物質層２６とでスリット４０の位置が重なることがない。スリット４０は、負極活物質層２５，２６で２か所設けられる。
【００４１】
スリット４０を正極集電体露出部３０，３１の露出両端部の位置に合わせずに、張出量４１の余裕を持たせて設ける理由は、スリット４０の配置誤差で、スリット４０と正極活物質層２１，２２と向かい合うことが生じることを避けるためである。スリット４０においては、負極集電体２４が露出しているので、スリット４０と正極活物質層２１，２２と向かい合うと、正極活物質層２１，２２から負極集電体２４に向かってリチウムが析出することが生じ得る。このリチウム析出を防ぐために張出量４１が設けられる。
【００４２】
このように、張出量４１は、リチウムの析出を防ぎながら、不可逆容量が大きくなるのを抑制するために設けられる。張出量４１は、スリット４０の配置誤差よりも大きければよい。一例を挙げると、張出量４１は、数ｍｍとすることができる。
【００４３】
スリット４０によって負極活物質層２５，２６が分離される分離寸法は、リチウムイオンの拡散を遮断するのに十分な大きさであればよい。例えば、正極集電体露出部３０，３１が露出する長さ寸法の１／１０以下とすることができる。一例を挙げると、正極集電体露出部３０，３１が露出する長さ寸法を電池素子２の１巻分として約５０ｍｍとすると、その１／１０である約５ｍｍ程度とすることができる。
【００４４】
上記において、スリット４０は、負極活物質層２５，２６を負極４の幅方向の全体に渡って設けられるものとしたが、スリット４０の機能は、不可逆容量の抑制にあたるので、必ずしも負極４の幅方向の全体に渡って設けられなくてもよい。例えば、負極４の幅方向の一部において、負極活物質層２５，２６を長手方向に対し分離する切り込みを設けるものとしてもよい。また、負極活物質層２５，２６に適当な長穴、複数の穴を設けるものとしてもよい。また、スリット４０として、負極活物質層２５，２６の深さ方向に一部残す遊底溝状スリットとしてもよい。
【００４５】
なお、非水電解質二次電池１の電池素子２の巻回数が十分大きい等のために、不可逆容量の増加をあまり考慮しなくてよい仕様の場合には、スリット４０を省略してもよい。この場合には、負極４は、負極集電体２４の露出部を有さず、負極集電体２４の表裏両面に渡って負極活物質層２５，２６が設けられる。
【００４６】
上記構成の作用効果を説明する。巻回型の非水電解質二次電池１が、外部からの圧力により押し潰され、あるいは正極３と負極４間のセパレータ５が破断または溶断し、正極３と負極４とが電池缶７内で短絡した場合、安全構造を有するＮ＝１，４，７において、正極集電体２０と、負極活物質層２５，２６が接触する。単位面積当たりの抵抗値で比較すると、負極活物質層２５，２６は正極活物質層２１，２２に比べ格段に低い抵抗値を有する。したがって、正極活物質層２１，２２が負極活物質層２５，２６に接触して発熱を生じる前に、正極集電体２０と、負極活物質層２５，２６の間に十分大きな電流が流れる。これによって、正極３と負極４とが電池缶７内で短絡しても異常発熱を生じることを抑制できる。
【００４７】
この構成であれば、従来構造のように、正極集電体２０と負極集電体２４とを対向して配置する必要がなく、簡単な構成で、非水電解質二次電池１の安全性を確保できる。また、正極集電体２０と負極活物質層２５，２６が向かい合うことにより生じ得る不可逆容量は、スリット４０を設けることで抑制できる。また、スリット４０を設けることで負極集電体２４と正極活物質層２１，２２が向かい合うと生じ得るリチウムの析出の可能性は、張出量４１を設けることで防ぐことができる。
【００４８】
なお、図５において、正極３の中間層部に設けられる正極集電体露出部３０，３１は、１箇所以上に設けることができる。すなわち、正極集電体露出部３０，３１がある中間層部は、巻回の最外周の端部から巻回の１周分の距離にある部分から、巻回の最内周の端部から巻回の１周分の距離にある部分までの間に設けられる。正極集電体露出部３０，３１を設ける箇所の数については、安全性と電池容量とを勘案して決定することができる。
【００４９】
上記作用効果について、図６から図８を用いて、正極集電体２０と負極集電体２４とを対向させる従来技術と比較してさらに説明する。図６は、図２におけるＮ＝４の安全構造に対応する部分で、（ａ）は巻回状態を示す平面図、（ｂ）は巻回を展開した図である。一点鎖線で、（ａ）と（ｂ）の対応する箇所を結んで示した。
【００５０】
正極３は、正極集電体２０の表裏両側に正極活物質層２１，２２を設けずに、正極集電体露出部３０，３１を有する。負極５０は、図２と異なり、正極集電体露出部３１に向かい合う部分に負極活物質層２５が設けられず、負極集電体露出部５１となる。同様に、正極集電体露出部３０に向かい合う部分に負極活物質層２６が設けられず、負極集電体露出部５２となる。
【００５１】
このように、従来技術においては、電池素子２の１巻回に渡って、正極集電体露出部３０に向かい合って負極集電体露出部５２が配置され、正極集電体露出部３１に向かい合って負極集電体露出部５１が配置される。これによって、電池素子２の１巻回に渡って、正極集電体２０と負極集電体２４とが対向することになる。したがって、電池缶７の内部で正極活物質層２１，２２が負極活物質層２５，２６に接触した場合でも、面積当たり抵抗値の低い正極集電体２０と負極集電体２４の間に十分大きな電流を流すことができ、正極活物質層２１，２２が負極活物質層２５，２６の間の異常発熱を抑制できる。
【００５２】
ここで、負極５０は、セパレータ５を介して正極３に沿って巻かれるので、巻回をほどいて展開すると、（ｂ）に示すように、負極集電体露出部５１と負極集電体露出部５２は、正極３の１巻分ずれた位置となる。これは、非水電解質二次電池１が巻回型であるため、内周と外周との間に差が生じるためである。電池素子２は、正極３と負極５０とセパレータ５を予め準備して、これらを積層し、パイプ状コア１４の周りに巻回して形成される。
【００５３】
従来技術のように、正極集電体２０と負極集電体２４を巻回の１巻分に渡って対向させると、図６に示すように、正極集電体２０と負極集電体２４がともに設けられない巻回数の箇所ができる。このため、この巻回数の箇所と、これに隣接する巻回数の箇所との間に、積層厚さの大きな差が生じる。この積層厚さが異なる状態で巻回すると、例えば、負極活物質層２５，２６が負極集電体２４から滑落することが生じ得る。このように、負極５０の形成が困難となることが従来技術についての１つ目の問題である。
【００５４】
従来技術におけるもう１つの問題は、互いに異なる位置に形成される負極集電体露出部５１と負極集電体露出部５２を、巻回のときに、負極集電体露出部５１を正極集電体露出部３１に向い合わせ、負極集電体露出部５２を正極集電体露出部３０に向い合わせることが必要になる。この位置決めはかなり困難で、位置ずれが生じやすい。これが２つ目の問題である。
【００５５】
図７、図８は、正極集電体露出部３０，３１と負極集電体露出部５１，５２の間の向い合わせに位置ずれが生じた場合を示す図である。
【００５６】
図７は、位置ずれによって、負極集電体２４に正極活物質層２２が向かい合うことになったときを示す。このときには、負極集電体２４から正極活物質層２２に向かって、リチウムの析出６０が生じ得る。リチウムの析出６０が生じると、正極３と負極５０との間が短絡する。
【００５７】
図８は、位置ずれによって、正極集電体２０に負極活物質層２５が向かい合うことになったときを示す。このときには、正極３から負極５０に流れ込んだリチウムイオンが、負極活物質層２５の内部で移動する。このように、正極活物質層２２に向かい合ってない負極活物質層２５に向かって、起電力に寄与するイオンの移動６１が生じる。正極活物質層２２に向かい合ってない負極活物質層２５に移動したイオンは、不可逆容量となり、非水電解質二次電池１の充放電効率を低下させる。
【００５８】
図７、図８に示すように、正極集電体露出部３０，３１と負極集電体露出部５１，５２の間の向い合わせに位置ずれがあると、リチウムの析出６０が生じることがあり、あるいは不可逆容量が増加することがある。
【００５９】
これに対し、図２から図４で説明した構造によれば、従来構造のように、正極集電体２０と負極集電体２４とを対向して配置する必要がなく、簡単な構成で、非水電解質二次電池１の安全性を確保できる。また、負極４の内周側の面におけるスリット４０の位置が負極４の外周側の面におけるスリット４０の位置と重なることがなく、従来技術のように、正極集電体２０と負極集電体２４がともに設けられない巻回数の箇所がない。これによって、例えば負極活物質層２５，２６が負極集電体２４から滑落する等の恐れを低減することができる。また、張出量４１を有するスリット４０を負極４に設けることで、不可逆容量の抑制と、リチウムの析出防止ができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  非水電解質二次電池、２  電池素子、３  正極、４  負極、５  セパレータ、６  非水電解質、７  電池缶、８  正極リード、９  封口材、１０  キャップ、１１  安全弁、１２  ガスケット、１３  絶縁板、１４  パイプ状コア、１５  負極タブ、２０  正極集電体、２１，２２  正極活物質層、２４  負極集電体、２５，２６  負極活物質層、３０，３１  正極集電体露出部、４０  スリット、４１  張出量、５０  （従来技術の）負極、５１，５２  （従来技術の）負極集電体露出部、６０  （リチウムの）析出、６１  （イオンの）移動。
【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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【図７】
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【図８】
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