(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極シートと負極シートとセパレータとを捲回軸を中心に捲回し、前記捲回軸方向における両側にそれぞれ正極側の開口部と負極側の開口部とが配置された捲回電極体を形成する工程と、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部のうちの一方の開口部の少なくとも一部を閉塞する工程と、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部の各々が電池ケースの側壁と対向するように、前記捲回電極体を前記電池ケースに収容する工程と、
前記電池ケースに電解液を注入し、前記捲回電極体に前記電解液を含浸させる工程と、を備える非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記正極シートは正極集電体の表面に正極合材が塗工された正極合材塗工部と、前記正極集電体が露出している正極合材未塗工部とを備え、
前記負極シートは負極集電体の表面に負極合材が塗工された負極合材塗工部と、前記負極集電体が露出している負極合材未塗工部とを備え、
前記正極合材塗工部および前記負極合材塗工部は前記セパレータを介して積層されており、
前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部は、前記捲回電極体の前記捲回軸方向における両側にそれぞれ配置され、
前記一方の開口部の少なくとも一部を閉塞する際、前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部のうちの一方の未塗工部の少なくとも一部を溶接することで前記一方の開口部の少なくとも一部を閉塞する、
非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項２】
正極シートと負極シートとセパレータとを捲回軸を中心に捲回し、前記捲回軸方向における両側にそれぞれ正極側の開口部と負極側の開口部とが配置された捲回電極体を形成する工程と、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部のうちの一方の開口部の全体を閉塞する工程と、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部の各々が電池ケースの側壁と対向するように、前記捲回電極体を前記電池ケースに収容する工程と、
前記電池ケースに電解液を注入し、前記捲回電極体に前記電解液を含浸させる工程と、を備える非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記正極シートは正極集電体の表面に正極合材が塗工された正極合材塗工部と、前記正極集電体が露出している正極合材未塗工部とを備え、
前記負極シートは負極集電体の表面に負極合材が塗工された負極合材塗工部と、前記負極集電体が露出している負極合材未塗工部とを備え、
前記正極合材塗工部および前記負極合材塗工部は前記セパレータを介して積層されており、
前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部は、前記捲回電極体の前記捲回軸方向における両側にそれぞれ配置され、
前記一方の開口部の全体を閉塞する際、前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部のうちの一方の未塗工部の全体を、前記捲回電極体の内部から外部にのみ流体を流す逆止弁が設けられている樹脂部材を用いて覆うことで、前記一方の開口部の全体を閉塞する、
非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項３】
正極シートと負極シートとセパレータとを捲回軸を中心に捲回し、前記捲回軸方向における両側にそれぞれ正極側の開口部と負極側の開口部とが配置された捲回電極体を形成する工程と、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部のうちの一方の開口部の全体を閉塞する工程と、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部の各々が電池ケースの側壁と対向するように、前記捲回電極体を前記電池ケースに収容する工程と、
前記電池ケースに電解液を注入し、前記捲回電極体に前記電解液を含浸させる工程と、を備える非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記正極シートは正極集電体の表面に正極合材が塗工された正極合材塗工部と、前記正極集電体が露出している正極合材未塗工部とを備え、
前記負極シートは負極集電体の表面に負極合材が塗工された負極合材塗工部と、前記負極集電体が露出している負極合材未塗工部とを備え、
前記正極合材塗工部および前記負極合材塗工部は前記セパレータを介して積層されており、
前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部は、前記捲回電極体の前記捲回軸方向における両側にそれぞれ配置され、
前記一方の開口部の全体を閉塞する際、前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部のうちの一方の未塗工部の全体を閉塞し、
前記捲回電極体に前記電解液を含浸させる際に、前記捲回電極体の内部から移動してきた残留ガスを前記一方の未塗工部に形成されている空間に蓄積する、
非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記捲回電極体は扁平形状であり、
前記捲回電極体を前記捲回軸方向から見た際に、前記一方の開口部の長手方向における両側に配置された湾曲部を閉塞する、
請求項１に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記捲回電極体の前記一方の開口部の全体を閉塞する、請求項１に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記捲回電極体に前記電解液を含浸させる際、前記電池ケース内を減圧する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項７】
正極シートと負極シートとセパレータとが捲回軸を中心に捲回され、前記捲回軸方向における両側にそれぞれ正極側の開口部と負極側の開口部とが配置された捲回電極体と、
前記捲回電極体を収容する電池ケースと、
前記捲回電極体に含浸された電解液と、を備える非水電解質二次電池であって、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部の各々は前記電池ケースの側壁と対向するように配置され、
前記正極側の開口部および前記負極側の開口部のうちの一方の開口部の全体が閉塞されており、
前記正極シートは正極集電体の表面に正極合材が塗工された正極合材塗工部と、前記正極集電体が露出している正極合材未塗工部とを備え、
前記負極シートは負極集電体の表面に負極合材が塗工された負極合材塗工部と、前記負極集電体が露出している負極合材未塗工部とを備え、
前記正極合材塗工部および前記負極合材塗工部は前記セパレータを介して積層されており、
前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部は、前記捲回電極体の前記捲回軸方向における両側にそれぞれ配置され、
前記正極合材未塗工部および前記負極合材未塗工部のうちの一方の未塗工部には、前記一方の開口部の全体を覆う樹脂部材が設けられており、
前記樹脂部材には、前記捲回電極体の内部から外部にのみ流体を流す逆止弁が設けられている、
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の製造方法、及び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の一つにリチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出する正極および負極の間を、非水電解質中のリチウムイオンが移動することで充放電可能な二次電池である。
【０００３】
特許文献１には、注液ノズルが発電要素を傷つける恐れのない電気デバイスの製造方法に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、電解液を発電要素の底部空間に導き、底部空間に導かれた電解液を発電要素の鉛直方向下端側から鉛直方向上端側に向けて含浸させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０５５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
正極シートと負極シートとセパレータとを捲回軸を中心に捲回することで形成した捲回電極体では、捲回電極体の捲回軸方向における両側にそれぞれ開口部が形成される。そして、各々の開口部が電池ケースの側壁と対向するように捲回電極体を電池ケース内に配置した場合は、捲回電極体に電解液を含浸させる際に、電解液が各々の開口部から捲回電極体の内部に含浸するため、捲回電極体の内部にガスが残留してしまう。このように捲回電極体の内部にガスが残留すると、ガスが残留した部分と濡れている部分とで、電池性能に差異が見られる。例えば、ガスが残留した部分は濡れている部分に比べ、抵抗値が上昇するため性能が劣化しやすい。
【０００６】
上記課題に鑑み本発明の目的は、捲回電極体の内部にガスが残留することを抑制することができる非水電解質二次電池の製造方法、及び非水電解質二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる非水電解質二次電池の製造方法は、正極シートと負極シートとセパレータとを捲回軸を中心に捲回し、前記捲回軸方向における両側にそれぞれ正極側の開口部と負極側の開口部とが配置された捲回電極体を形成する工程と、前記正極側の開口部および前記負極側の開口部のうちの一方の開口部の少なくとも一部を閉塞する工程と、前記正極側の開口部および前記負極側の開口部の各々が電池ケースの側壁と対向するように、前記捲回電極体を前記電池ケースに収容する工程と、前記電池ケースに電解液を注入し、前記捲回電極体に前記電解液を含浸させる工程と、を備える。
【０００８】
本発明にかかる非水電解質二次電池は、正極シートと負極シートとセパレータとが捲回軸を中心に捲回され、前記捲回軸方向における両側にそれぞれ正極側の開口部と負極側の開口部とが配置された捲回電極体と、前記捲回電極体を収容する電池ケースと、前記捲回電極体に含浸された電解液と、を備え、前記正極側の開口部および前記負極側の開口部の各々は前記電池ケースの側壁と対向するように配置され、前記正極側の開口部および前記負極側の開口部のうちの一方の開口部の少なくとも一部が閉塞されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、捲回電極体の内部にガスが残留することを抑制することができる非水電解質二次電池の製造方法、及び非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる非水電解質二次電池を示す斜視図である。
【図２】図１に示す非水電解質二次電池の切断線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】実施の形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態にかかる捲回電極体を構成する正極シートの一例を示す上面図である。
【図５】実施の形態にかかる捲回電極体を構成する負極シートの一例を示す上面図である。
【図６】実施の形態にかかる捲回電極体を作製する途中の状態を示す図であり、正極シート、セパレータ、および負極シートを積層した後、捲回する前の状態を示す上面図である。
【図７】図６に示す捲回電極体の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。
【図８】実施の形態にかかる捲回電極体を示す斜視図である。
【図９】実施の形態にかかる捲回電極体の側面図である。
【図１０】実施の形態にかかる捲回電極体の正面図である。
【図１１】実施の形態にかかる捲回電極体の内部を電解液が浸透する状態を示す正面図である。
【図１２】本発明の課題を説明するための図である。
【図１３】実施の形態にかかる捲回電極体の他の構成例を示す正面図である。
【図１４】実施の形態にかかる捲回電極体の他の構成例を示す正面図である。
【図１５】サイクル数と容量維持率との関係を示す図である。
【図１６】リチウムが析出した場所を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる非水電解質二次電池を示す斜視図である。図２は、図１に示す非水電解質二次電池の切断線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態にかかる非水電解質二次電池１は、電池ケース３０の内部に捲回電極体１０が収容されている。電池ケース３０は、電池ケース本体３１と蓋体３２とを備える。例えば電池ケース３１は矩形状の箱形であり、内部には角形の収容空間を備える。電池ケース３０を構成する材料としては、アルミニウム、スチール等の金属材料が好ましい。また、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いて電池ケース３０を構成してもよい。
【００１２】
蓋体３２は矩形板状であり、正極端子３３、負極端子３４、キャップ３５、注液口３８（図２参照）、および安全弁４０を備える。正極端子３３は、正極リード部材３６を用いて、捲回電極体１０が備える正極集電体１２と電気的に接続されている。負極端子３４は、負極リード部材３７を用いて、捲回電極体１０が備える負極集電体１３と電気的に接続されている。注液口３８は蓋体３２を貫通しており、電池ケース本体３１に非水電解質（以下、単に電解液と記載する）を注入するために設けられている。注液口３８は、電解液を注入する時以外はキャップ３５を用いて封止されている。例えば、電池ケース本体３１および蓋体３２が金属材料で構成されている場合、溶接を用いて蓋体３２を電池ケース本体３１に取り付けることができる。
【００１３】
捲回電極体１０は、正極シートと負極シートとセパレータとを捲回軸２０を中心に捲回することで形成される。例えば、捲回電極体１０は扁平形状とすることができる。捲回電極体１０は、積層部１１と正極集電体１２と負極集電体１３とを備える。積層部１１は、正極シートに正極合材が塗工された領域と、負極シートに負極合材が塗工された領域と、セパレータとが積層されている。正極集電体１２は、正極シートのうち正極合材が塗工されていない領域である。負極集電体１３は、負極シートのうち負極合材が塗工されていない領域である。捲回電極体１０の詳細な構成については後述する。
【００１４】
捲回電極体１０の捲回軸２０の方向における両側には、それぞれ正極側の開口部２４と負極側の開口部２５とが配置されている。捲回電極体１０は、正極側の開口部２４および負極側の開口部２５の各々が、電池ケース本体３１の側壁３９ａ、３９ｂと対向するように、電池ケース本体３１に収容されている。捲回電極体１０には電解液が含浸されている。
【００１５】
次に、本実施の形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法について説明する。図３は、本実施の形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、非水電解質二次電池を製造する際は、まず捲回電極体１０を形成する（ステップＳ１）。捲回電極体１０は、正極シート１４と負極シート１６とセパレータ１９とを捲回軸２０を中心に捲回することで形成する。
【００１６】
図４は、捲回電極体１０を構成する正極シート１４の一例を示す上面図である。図４に示すように、正極シート１４は正極集電体１２の表面（両面）に正極合材１５が塗工された正極合材塗工部２２ｂと、正極集電体１２が露出している正極合材未塗工部２２ａとを備える。
【００１７】
正極合材１５は正極活物質を含む。正極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）等を用いることができる。また、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２を任意の割合で混合して焼成した材料を用いてもよい。組成の一例としては、例えば、これらの材料を等しい割合で混合したＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２が挙げられる。また、正極合材１５は、導電材を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。
【００１８】
正極シート１４を作製する際は、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後の正極合材１５を正極集電体１２に塗布して乾燥することによって作製することができる。ここで、溶媒としては、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）溶液を用いることができる。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。また、正極集電体１２として、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いることができる。
【００１９】
図５は、捲回電極体１０を構成する負極シート１６の一例を示す上面図である。図５に示すように、負極シート１６は負極集電体１３の表面（両面）に負極合材１７が塗工された負極合材塗工部２３ｂと、負極集電体１３が露出している負極合材未塗工部２３ａとを備える。
【００２０】
負極合材１７は負極活物質を含む。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いることができる。負極シート１６を作製する際は、例えば、負極活物質と、溶媒と、バインダーとを混練し、混練後の負極合材１７を負極集電体１３に塗布して乾燥することによって作製することができる。ここで、負極集電体１３として、例えば銅やニッケルあるいはそれらの合金を用いることができる。
【００２１】
図６は、捲回電極体１０を作製する途中の状態を示す図であり、正極シート１４、セパレータ１９、および負極シート１６を積層した後、捲回する前の状態を示す上面図である。図７は、図６に示す捲回電極体の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。図６、図７に示すように、捲回電極体１０を作製する際は、正極シート１４、セパレータ１９、および負極シート１６を積層する。セパレータ１９には、絶縁性の多孔質膜を用いることができる。例えば、セパレータ１９としては、ポリエチレン膜、ポリオレフィン膜、およびポリ塩化ビニル膜等の多孔質ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することができる。
【００２２】
このとき、図７の断面図に示すように、正極合材１５が塗工された正極合材塗工部２２ｂと、負極合材１７が塗工された負極合材塗工部２３ｂとがセパレータ１９を介して積層されるように形成する。つまり、正極合材塗工部２２ｂ、セパレータ１９、および負極合材塗工部２３ｂが積層された領域が、積層部１１（図１、図２参照）に対応している。積層部１１の両側には、正極集電体１２が露出している正極合材未塗工部２２ａおよび負極集電体１３が露出している負極合材未塗工部２３ａが配置されている。
【００２３】
そして、図６、図７に示す積層体を捲回軸２０を中心に捲回することで、図８に示す捲回電極体１０を作製することができる。このとき、捲回電極体１０の捲回軸２０の方向（長手方向）における両側にはそれぞれ、正極側の開口部２４および負極側の開口部２５が形成される。図９は、捲回電極体１０を負極側から見た側面図である。図９に示すように、扁平形状の捲回電極体１０は、捲回電極体１０を捲回軸２０の方向から見た際に、開口部２５の長手方向（つまり、上下方向）における両側に湾曲部２６、２７が形成される。また、湾曲部２６と湾曲部２７との間にはストレート部２８が形成される。換言すると、湾曲部２６、２７は、正極シート、セパレータ、および負極シートが曲げられている部分である。また、ストレート部２８は、正極シート、セパレータ、および負極シートが略直線形状となっている部分である。
【００２４】
上記のようにして捲回電極体１０を形成した後、捲回電極体１０の正極側の開口部２４および負極側の開口部２５のうちの一方の開口部の少なくとも一部を閉塞する（図３のステップＳ２）。本実施の形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法では、後で説明するステップＳ６において捲回電極体１０に電解液を含浸させる。このとき、捲回電極体１０の正極側の開口部２４から電解液を含浸させる場合は、負極側の開口部２５の少なくとも一部を閉塞する。一方、捲回電極体１０の負極側の開口部２５から電解液を含浸させる場合は、正極側の開口部２４の少なくとも一部を閉塞する。本実施の形態にかかる非水電解質二次電池の製造方法では、捲回電極体１０に電解液を含浸させる際に、正極側の開口部２４および負極側の開口部２５のうちのいずれの開口部から電解液を含浸させてもよい。以下では、負極側の開口部２５を閉塞する場合、つまり捲回電極体１０の正極側の開口部２４から電解液を含浸させる場合を例として説明する。
【００２５】
捲回電極体１０を形成した後、捲回電極体１０の負極側の開口部２５の少なくとも一部を閉塞する際は、図９に示すように、捲回電極体１０の開口部２５のうち湾曲部２６、２７に対応する箇所（４つの矢印２９で示す箇所）を閉塞することが好ましい。このように、捲回電極体１０の開口部２５のうち湾曲部２６、２７に対応する箇所を閉塞することで、図１０に示すように捲回電極体１０の負極側（負極集電体１３）に閉塞部５１、５２を形成することができる。
【００２６】
例えば負極集電体１３が露出している負極合材未塗工部２３ａの少なくとも一部を溶接（例えば抵抗溶接）することで、開口部２５の少なくとも一部を閉塞してもよい。また、例えば負極集電体１３が露出している負極合材未塗工部２３ａの少なくとも一部を覆うように樹脂部材を設けることで、開口部２５の少なくとも一部を閉塞してもよい。樹脂部材としては、ポリオレフィン系樹脂やＰＰ（ポリプロピレン）などを用いることができる。
【００２７】
次に、正極集電体１２が露出している正極合材未塗工部２２ａと正極リード部材３６とを接合し、負極集電体１３が露出している負極合材未塗工部２３ａと負極リード部材３７とを接合する（ステップＳ３）。
【００２８】
次に、捲回電極体１０を電池ケース３０に収容する（図３のステップＳ４）。具体的には、図１、図２に示すように、正極側の開口部２４および負極側の開口部２５の各々が電池ケースの側壁３９ａ、３９ｂと対向するように、捲回電極体１０を電池ケース本体３１に収容する。また、正極端子３３に正極リード部材３６を取り付け、正極端子３３と正極集電体１２とを電気的に接続する。同様に、負極端子３４に負極リード部材３７を取り付け、負極端子３４と負極集電体１３とを電気的に接続する。その後、捲回電極体１０を収容した電池ケース本体３１に蓋体３２を取り付ける。電池ケース本体３１および蓋体３２が金属材料で構成されている場合、溶接を用いて電池ケース本体３１に蓋体３２を取り付けることができる。このようにして、捲回電極体１０を電池ケース３０に収容することができる。
【００２９】
次に、電池ケース３０に電解液を注入する（図３のステップＳ５）。すなわち、蓋体３２に設けられている注液口３８を通して、電池ケース３０の内部に電解液を注入する。尚このとき、捲回電極体１０の内部に残るガスを予め減らすため、電池内を真空引きしてから電解液を注入するほうが好ましい。電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。
【００３０】
次に、捲回電極体１０に電解液を含浸させる（図３のステップＳ６）。ステップＳ５において注入された電解液は、正極集電体１２（開口部２４）と電池ケース３０の側壁３９ａとの間、および負極集電体１３（開口部２５）と電池ケース３０の側壁３９ｂとの間に溜まっている。このとき、正極合材未塗工部２２ａには正極合材１５が塗工されていないため、捲回されている正極集電体１２の各層の間には空間が形成されている。よって電解液は、まず正極集電体１２の各層の間に形成された空間に浸透する。その後、捲回電極体１０の内部（つまり、積層部１１）に浸透する。
【００３１】
一方、捲回電極体１０の積層部１１は、正極合材１５を含む正極シート１４、セパレータ１９、および負極合材１７を含む負極シート１６が積層されている。ここで、図９に示すように、捲回電極体１０を扁平形状にすると湾曲部２６、２７およびストレート部２８が形成される。このときストレート部２８は、正極シート１４、セパレータ１９、および負極シート１６が略直線状に積層されているため、各層の間に形成される隙間は狭い。一方、湾曲部２６、２７は、正極シート１４、セパレータ１９、および負極シート１６が湾曲形状となっているため、ストレート部２８に比べて、各層の間に形成される隙間は広い。
【００３２】
よって図１１に示すように、電解液は、正極側の開口部２４のうち湾曲部付近（矢印４１で示す）から優先的に捲回電極体１０の内部へ浸透していく。一方、負極側の開口部２５のうち湾曲部付近には閉塞部５１、５２が形成されている。よって、電解液は負極側の開口部２５から捲回電極体１０の内部に浸透しにくい。換言すると、電解液は負極側の開口部２５よりも正極側の開口部２４から優先的に捲回電極体１０の内部に浸透する。
【００３３】
このように本実施の形態では、正極側の開口部２４から優先的に電解液が浸透する。よって図１１に示すように、電解液が浸透するにつれて、捲回電極体１０の内部に残留しているガスが正極側から負極側へと移動し（矢印４２で示す）、最終的には負極側の閉塞部５１、５２が形成されていない箇所（矢印４３で示す）から捲回電極体１０の外部に放出される。
【００３４】
換言すると、捲回電極体１０を上記構成とすることで、正極側と負極側とで捲回電極体１０の濡れやすさに差を設けることができ、正極側から負極側への電解液の浸透を促進することができる。これにより、捲回電極体の内部にガスが残留することを抑制することができる。
【００３５】
なお、捲回電極体１０に電解液を含浸させる際は、電池ケース３０内を減圧してもよい。具体的には、真空ポンプ（不図示）を用いて、電池ケース３０の注液口３８を通じて、電池ケース３０内のガスを外部に排出し、電池ケース３０内を減圧してもよい。このように電池ケース３０内を減圧することで、捲回電極体１０内部への電解液の含浸を促進させることができる。このとき、電池ケース３０内を減圧した後、電池ケース３０内を大気圧に戻し、再度、電池ケース３０内を減圧するという動作を繰り返してもよい。このように電池ケース３０内の圧力を変動させることで、捲回電極体１０内部への電解液の含浸を更に促進させることができる。
【００３６】
図１２は、本発明の課題を説明するための図である。正極シートと負極シートとセパレータとを捲回軸を中心に捲回することで形成した捲回電極体１１０では、捲回軸方向における両側にそれぞれ開口部１２４、１２５が形成される。そして、各々の開口部１２４、１２５が電池ケースの側壁と対向するように捲回電極体１１０を電池ケース内に配置した場合は、捲回電極体１１０に電解液を含浸させる際に、電解液が各々の開口部１２４、１２５から捲回電極体の内部に含浸するため、捲回電極体の内部にガスが残留してしまう。
【００３７】
すなわち、図１２に示すように、正極集電体１１２側の開口部１２４から積層部１１１の内部に電解液が浸透する際、積層部１１１内に残留しているガスが捲回電極体１１０の中央部１４５へと移動する（矢印１４２で示す）。同様に、負極集電体１１３側の開口部１２５から積層部１１１の内部に電解液が浸透する際、積層部１１１内に残留しているガスが捲回電極体１１０の中央部１４５へと移動する（矢印１４４で示す）。このため、捲回電極体１１０の内部において残留ガスの抜け道がなくなり、捲回電極体１１０の中央部１４５にガスが残留する。このため、捲回電極体１１０に電解液を含浸させる際に浸透ムラが発生する。このように捲回電極体１１０の内部にガスが残留すると、ガスが残留した部分と濡れている部分とで、電池性能に差異が見られる。例えば、ガスが残留した部分は濡れている部分に比べ、抵抗値が上昇するため性能が劣化しやすい。
【００３８】
これに対して本実施の形態にかかる発明では、負極側の開口部の少なくとも一部を閉塞しているので、正極側の開口部から優先的に電解液を浸透させることができる。このため、電解液が浸透するにつれて、捲回電極体１０の内部に残留しているガスが正極側から負極側へと移動し、最終的に残留ガスは負極側の開口部から捲回電極体の外部に放出される。よって、捲回電極体の内部にガスが残留することを抑制することができ、捲回電極体に電解液を均一に含浸させることができる。
【００３９】
なお、上記では、捲回電極体１０の開口部２５の２つの湾曲部２６、２７に対応する箇所を閉塞する場合について説明した（図１０の閉塞部５１、５２参照）。しかし、本実施の形態では、２つの湾曲部２６、２７のうち湾曲部２７（下側の湾曲部）に対応する箇所のみを閉塞してもよい。つまり、閉塞部５２のみを設けてもよい。例えば、電池ケース３０に充填される電解液が、捲回電極体１０の湾曲部２６付近まで達しない場合は、湾曲部２６に対応する箇所から電解液が浸透しないので、湾曲部２６に対応する箇所を閉塞しなくてもよい。
【００４０】
また本実施の形態にかかる発明では、図１３に示すように捲回電極体１０の負極側の開口部２５の全体を閉塞してもよい。この場合も電解液は、正極側の開口部２４から捲回電極体１０の内部へ浸透していく（矢印４６で示す）。一方、負極側には開口部２５全体を閉塞する閉塞部５３が形成されているので、電解液は負極側から捲回電極体１０の内部に浸透しない。このように図１３に示す捲回電極体１０では、正極側の開口部２４から電解液が浸透するので、電解液が浸透するにつれて、捲回電極体１０の内部に残留しているガスが正極側から負極側へと移動する（矢印４７で示す）。そして、最終的に残留ガスは、負極合材未塗工部に形成されている空間４８、つまり、負極集電体１３の各層の間に形成されている空間４８に蓄積される。この場合は、負極側に電解液で濡れない箇所（つまり、空間４８）を形成することができるので、ガスの排出を促進することができる。したがって、捲回電極体の積層部１１にガスが残留することを抑制することができる。
【００４１】
例えば負極集電体１３が露出している負極合材未塗工部２３ａを溶接（例えば抵抗溶接）することで、開口部２５の全体を閉塞してもよい。また、例えば負極集電体１３が露出している負極合材未塗工部２３ａの端部全体を樹脂部材を用いて封止することで、開口部２５全体を閉塞してもよい。樹脂部材としては、ポリオレフィン系樹脂やＰＰ（ポリプロピレン）などを用いることができる。
【００４２】
また本実施の形態にかかる発明では、図１４に示すように捲回電極体１０の負極側の開口部２５の全体を、逆止弁を備える部材（例えば逆止弁を備える樹脂部材）５４を用いて閉塞してもよい。ここで、部材５４が備える逆止弁は、捲回電極体１０の内部から外部にのみ流体を流すことができる（矢印５８で示す）。この場合も電解液は、正極側の開口部２４から捲回電極体１０の内部へ浸透していく（矢印５６で示す）。一方、負極側には逆止弁を備える部材５４が設けられているので、電解液は負極側から捲回電極体１０の内部に浸透しない。このように図１４に示す捲回電極体１０では、正極側の開口部２４から電解液が浸透するので、電解液が浸透するにつれて、捲回電極体１０の内部に残留しているガスが正極側から負極側へと移動する（矢印５７で示す）。そして、最終的に残留ガスは、部材５４が備える逆止弁を通して、捲回電極体１０の外部に放出される（矢印５８で示す）。したがって、捲回電極体の積層部１１にガスが残留することを抑制することができる。
【００４３】
なお、上記では負極側の開口部２５を閉塞する場合、つまり捲回電極体１０の正極側の開口部２４から電解液を含浸させる場合を例として説明したが、正極側の開口部２４を閉塞する場合、つまり捲回電極体１０の負極側の開口部２５から電解液を含浸させる場合についても同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明の実施例について説明する。
上記の実施の形態で説明した方法を用いて非水電解質二次電池を作製した。このとき、捲回電極体の負極側の開口部全体を抵抗溶接を用いて閉塞したサンプル（実施例：図１３参照）と、捲回電極体の正極側の開口部および負極側の開口部を閉塞しないサンプル（比較例：図１２参照）を作製した。
【００４５】
その後、各サンプルに対して充電と放電を所定のサイクル繰り返す充放電耐久試験を実施し、各サンプルの容量維持率を測定した。また、充放電耐久試験を実施した後、各サンプルを解体し、捲回電極体へのリチウムの析出の有無を確認した。
【００４６】
図１５は、各サンプルに対して実施した充放電耐久試験の結果を示す図であり、充放電のサイクル数と容量維持率との関係を示している。図１５に示すように、実施例にかかる非水電解質二次電池では、充放電耐久試験のサイクル数が２０００サイクル、４０００サイクルにおいて、容量維持率は約１００％となった。一方、比較例にかかる非水電解質二次電池では、充放電耐久試験のサイクル数が２０００サイクルの場合は容量維持率が約９１％となり、４０００サイクルの場合は容量維持率が約７０％となった。つまり、比較例にかかる非水電解質二次電池では、充放電耐久試験のサイクル数が増加するにつれて容量維持率が低下した。
【００４７】
充放電耐久試験を実施した後、各サンプルを解体し、捲回電極体へのリチウムの析出を確認した。この結果、実施例にかかる非水電解質二次電池では、捲回電極体へのリチウムの析出は確認できなかった。一方、比較例にかかる非水電解質二次電池では、図１６に示すように、捲回電極体１１０の中央部１２０近傍にリチウムが析出していた。これは、比較例にかかる非水電解質二次電池では、捲回電極体の正極側の開口部および負極側の開口部を閉塞していないため、電解液を含浸する際に正極側の開口部および負極側の開口部から電解液が浸透し、捲回電極体の中央部１２０近傍にガスが残留したためであると考えられる。つまり捲回電極体の中央部１２０近傍にガスが残留したことで、この部分の抵抗値が上昇してリチウムが析出しために、比較例にかかる非水電解質二次電池では容量維持率が低下したと考えられる。
【００４８】
これに対して実施例にかかる非水電解質二次電池では、捲回電極体の負極側の開口部全体を閉塞したため、電解液は正極側の開口部からのみ浸透する。よって、電解液が浸透するにつれて、捲回電極体の内部に残留しているガスが正極側から負極側へ移動し、最終的に残留ガスは、負極合材未塗工部に形成されている空間に蓄積される。このため、実施例にかかる非水電解質二次電池では、捲回電極体１１０にリチウムが析出することなく、容量維持率が維持されたと考えられる。
【００４９】
以上、本発明を上記実施の形態および実施例に即して説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１  非水電解質二次電池
１０  捲回電極体
１１  積層部
１２  正極集電体
１３  負極集電体
１４  正極シート
１５  正極合材
１６  負極シート
１７  負極合材
１９  セパレータ
２０  捲回軸
２２ａ  正極合材未塗工部
２２ｂ  正極合材塗工部
２３ａ  負極合材未塗工部
２３ｂ  負極合材塗工部
２４  正極側の開口部
２５  負極側の開口部
２６、２７  湾曲部
２８  ストレート部
３０  電池ケース
３１  電池ケース本体
３２  蓋体
３３  正極端子
３４  負極端子
３５  キャップ
３６  正極リード部材
３７  負極リード部材
３８  注液口
３９ａ、３９ｂ  側壁
４０  安全弁
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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