(57)【要約】【課題】活物質層の剥離による容量低下やセパレータの破損による内部短絡が抑制され、小型で信頼性に優れた電池を提供することを目的とする。【解決手段】負極集電板（第１電極集電板）２４が導電性巻芯１４に接続され、導電性巻芯１４の外周に負極１５および正極１６と、各電極間を隔離するセパレータ１７とが巻き付けられた捲回型電極群１２を、電解質とともに電池ケース１に収容する。この捲回型電極群１２の導電性巻芯１４として、円柱の側面に相当する曲面と、上記円柱を導電性巻芯１４の軸方向に切り欠いた切欠き面２０とを有し、負極集電板２４と導電性巻芯１４との接合部２７、および負極集電板２４の一方側端縁２８が、上記円柱の側面に沿った仮想の円周２３よりも中心側に位置しているものを用いる。【選択図】図２
2011014297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性巻芯と、前記導電性巻芯に巻き付けられる第１および第２の電極と、前記第１および第２の電極間を隔離するセパレータと、を備え、
前記導電性巻芯は、円柱の側面に相当する曲面と、前記円柱を前記導電性巻芯の軸方向に切り欠いた切欠き面と、を有し、
前記第１および第２の電極は、いずれも集電板と、前記集電板の両面に形成される活物質層と、を含み、
前記第１電極集電板は、巻付け方向の一方側の端部で前記切欠き面に接合されており、
前記第１電極集電板と前記導電性巻芯との接合部、および前記第１電極集電板の一方側の端縁が、前記円柱の側面に沿った仮想の円周よりも中心側に位置している、捲回型電極群。
【請求項２】
前記導電性巻芯が、前記切欠き面に、前記第１電極集電板の一方の端縁を収容するための、前記軸方向に延びる溝部を有する、請求項１に記載の捲回型電極群。
【請求項３】
前記導電性巻芯が、前記円柱を前記軸方向に切り欠いた、前記円柱の軸を挟んで前記切欠き面と対向する平坦面を有する、請求項１または２に記載の捲回型電極群。
【請求項４】
前記導電性巻芯の最大径が０．５〜１０ｍｍである、請求項１〜３のいずれかに記載の捲回型電極群。
【請求項５】
一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、前記電池ケースに収容される請求項１〜４のいずれかに記載の捲回型電極群と、前記捲回型電極群に接触される電解質と、を備える、電池。
【請求項６】
前記導電性巻芯の一端が、前記電池ケースの外部に露出され、電極端子として用いられる、請求項５に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極および負極のいずれかの電極の集電板が導電性巻芯に接続された捲回型電極群に関し、詳しくは、上記捲回型電極群に用いられる導電性巻芯の構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種携帯型電子機器の小型化の要求に伴って、これらの駆動用電源である電池に対し、より一層の小型化、高出力化、高エネルギー密度化が要求されている。電池は、正極と負極とをセパレータを挟んで捲回し、捲回型電極群とすることによって、単位体積あたりの正極と負極との対向面積を大きくすることができる。このため、捲回型電極群を円筒状の電池ケースに挿入した円筒型電池が広く用いられている。また、リチウムイオン電池に代表される非水電解質電池は、起電力が高く、エネルギー密度が高いことから、より一層の小型化や高出力化を実現するための電池として好適である。
【０００３】
特許文献１および２には、負極活物質を負極芯体に保持させた負極と、正極と、セパレータと、これら負極、正極およびセパレータを巻き付ける導電性巻芯と、非水電解液と、円筒状の電池外装体とを備え、負極芯体の巻付け方向の端部を、導電性巻芯の長手方向に沿って２以上の箇所で点溶接した円筒型非水電解質電池（リチウムイオン電池）が記載されている。一般に、円筒型電池は、負極および正極の各外部端子と電気的に接続されたリードを各電極の集電板（芯体）に取り付けることで、捲回型電極群から電気エネルギーを取り出している。一方、上記文献に記載の電池によれば、導電性巻芯を負極のリードおよび外部端子として併用できることから、部品点数の削減や電池の省スペース化を実現することができる。しかも、負極の集電板から導電性巻芯を介して集電しているために高い出力を得やすく、負極のリードと外部端子とを溶接する工程が不要であるために電池の製造工程が簡易になる。
【０００４】
しかしながら、導電性巻芯と負極集電板とが接続される溶接部では、導電性巻芯の表面に突起が生じる。この突起は、導電性巻芯に巻き付けられた負極および正極の活物質層やセパレータに対し、局所的に過剰な圧力をかける要因となって、活物質層の剥離やセパレータの破損といった不具合を招くおそれがある。特に、電池の小型化を図るために導電性巻芯の径を小さくすることで、溶接部にバリが生じやすくなり、上記の不具合が顕著に現れる。活物質層の剥離は電池の容量低下の原因となり、セパレータの破損は内部短絡の原因となることから、電池の信頼性を向上させる上で、これらの不具合の解決が大きな課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８５５５６号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題を解決して、活物質層の剥離による容量低下やセパレータの破損による内部短絡が抑制され、小型で信頼性に優れた電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の捲回型電極群は、導電性巻芯と、この導電性巻芯に巻き付けられる第１および第２の電極と、これら第１および第２の電極間を隔離するセパレータと、を備え、上記導電性巻芯は、円柱の側面に相当する曲面と、上記円柱を上記導電性巻芯の軸方向に切り欠いた切欠き面と、を有し、上記第１および第２の電極は、いずれも集電板と、上記集電板の両面に形成される活物質層と、を含み、上記第１電極集電板は、巻付け方向の一方側の端部で上記切欠き面に接合されており、上記第１電極集電板と上記導電性巻芯との接合部、および上記第１電極集電板の一方側の端縁が、上記円柱の側面に沿った仮想の円周よりも中心側に位置している。
【０００８】
本発明の捲回型電極群は、第１電極集電板と導電性巻芯との接合部と、第１電極集電板の上記一方側の端縁とが、いずれも、円柱の側面に沿った仮想の円周よりも中心側に位置している。導電性巻芯の曲面は、上記円柱の側面に相当しており、導電性巻芯の切欠き面と上記円柱の側面に沿った仮想の円周との間の空間は、上記円柱を導電性巻芯の軸方向に切り欠いた切欠き部分に相当する。そして、本発明の捲回型電極群においては、導電性巻芯の曲面に沿って負極、正極およびセパレータ（以下、これらをまとめて「電極群」という場合がある。）を巻き付けたときに、上記切欠き部分に電極群が実質的に進入してしない状態とすることができる。
【０００９】
それゆえ、本発明の捲回型電極群によれば、導電性巻芯の周りに電極群を巻き付けた場合において、上記接合部に過剰な圧力がかかることを抑制することができる。さらに、このことにより、活物質層の剥離やセパレータの破損を抑制することができ、電池の小型化と、電池の信頼性の向上とを図ることができる。
【００１０】
なお、本発明において、第１電極集電板の「端縁」とは、第１電極集電板の巻付け方向の先端部分を示す。また、第１電極集電板の「端部」とは、第１電極集電板の巻付け方向の端縁近傍の領域を示しており、この領域には、第１電極集電板と導電性巻芯との接合部が含まれる。
【００１１】
本発明の捲回型電極群においては、導電性巻芯が、その切欠き面に、第１電極集電板の一方の端縁を収容するための、上記軸方向に沿って延びる溝部を有することが好ましい。一般に、第１および第２電極集電板には金属箔が用いられ、その端縁は鋭い形状である。このため、第１電極集電板の一方の端縁が、第１および第２電極集電板表面の活物質層やセパレータに接触していると、電極群の捲回時の圧力によって活物質層の剥離やセパレータの破損を招くおそれがある。これに対し、上記の好適態様によれば、第１電極集電板の一方側の端縁を、導電性巻芯の切欠き面において溝部に収容させることができる。このことにより、導電性巻芯に電極群を巻き付けたときに、第１電極集電板の一方側の端縁が活物質層やセパレータに対して局所的に過剰な圧力がかかることを防止できる。それゆえ、活物質層の剥離やセパレータの破損を抑制し、電池の信頼性をより一層向上させることができる。
【００１２】
本発明の捲回型電極群においては、導電性巻芯が、上記円柱を軸方向に切り欠いた、上記円柱の軸を挟んで切欠き面と対向する平坦面を有していることが好ましい。切欠き面に第１電極集電板を接合させる場合、とりわけ、電池の小型化の観点より上記切欠き面を有する導電性巻芯の径を数ミリ程度とする場合には、スポット溶接などの抵抗溶接が用いられる。この抵抗溶接では、導電性巻芯と第１電極集電板とを接触させて、これらに電流を流す処理が行われる。そして、この処理の際には、導電性巻芯が抵抗溶接用の電極表面に固定される。このため、導電性巻芯の軸を挟んで切欠き面と対向する部分にあらかじめ平坦面を設けておくことによって、導電性巻芯を電極表面に固定する作業の操作性が格段に向上し、抵抗溶接の精度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の捲回型電極群は、例えば、導電性巻芯の最大径が０．５〜１０ｍｍである場合に好適である。
【００１４】
本発明の電池は、一端が閉じられた略円筒状の電池ケースと、上記電池ケースに収容される本発明の捲回型電極群と、上記捲回型電極群に接触される電解質と、を備えている。
【００１５】
本発明の電池によれば、導電性巻芯と第１電極とを、接合部によって電気的に接続させることができ、リードが不要になることから、部品点数の削減や電池の省スペース化を実現することができる。しかも、本発明の捲回型電極群を用いることで、導電性巻芯の周りに巻き付けられる第１電極、第２電極およびセパレータに対し、第１電極集電板と導電性巻芯との接合部によって局所的に過剰な圧力がかかることを抑制できる。これにより、活物質層の剥離やセパレータの破損を抑制することができ、電池の小型化と、電池の信頼性の向上とを図ることができる。
【００１６】
本発明の電池は、導電性巻芯の一端が、電池ケースの外部に露出され、電極端子として用いられることが好ましい。このように、導電性巻芯が一方の電極の外部端子として兼用されることにより、部品点数のより一層の削減と、電池のさらなる省スペース化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、捲回型電極群について、活物質層の剥離による容量低下やセパレータの破損による内部短絡を抑制することができ、小型であり、しかも信頼性に優れた電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のリチウムイオン電池の一実施形態を模式的に示す片側断面図である。
【図２】本発明の捲回型電極群の一実施形態を模式的に示す横断面図である。
【図３】第１電極集電板と導電性巻芯との接合方法の一例を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。複数の実施形態を通じて同一または同種の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００２０】
図１を参照して、リチウムイオン電池１０は、円筒型の電池ケース１１と、電池ケース１１内に収容された捲回型電極群１２と、電池ケース１１を封止する絶縁ガスケット１３と、を備えている。捲回型電極群１２は、導電性巻芯１４と、第１電極としての負極１５と、第２電極としての正極１６と、負極１５および正極１６間を隔離するセパレータ１７とを備えており、この捲回型電極群１２には、非水電解質が接触している。
【００２１】
図２を参照して、導電性巻芯１４は、円柱の側面に相当する曲面を有する円柱部１８と、この円柱を軸方向１９（図１参照）で切り欠いた、円柱部１８の軸を挟んで互いに対向する切欠き面２０および平坦面２１と、を有している。切欠き面２０は、その表面に、軸方向１９に延びる溝部２２を有している。図２には、円柱の曲面に沿った仮想の円周２３を点線で示した。
【００２２】
負極１５は、負極集電板（第１電極集電板）２４と、負極集電板２４の両面に形成された負極活物質層２５ａ、２５ｂと、を含む。負極集電板２４は、巻付け方向の一方側端部２６において、導電性巻芯１４の切欠き面２０の表面に接合されている。負極集電板２４の一方側端部２６と切欠き面２０とは抵抗溶接によって接合される。この接合により、負極集電板２４の表面から外側へ突出した接合部２７が形成される。負極集電板２４の一方側端縁２８は、導電性巻芯１４の溝部２２に収容されている。
【００２３】
正極１６は、正極集電板（第２電極集電板）２９と、正極集電板２９の両面に形成された正極活物質層３０ａ、３０ｂと、を含む。正極１６は、導電性巻芯１４の外周に巻き付けられた負極１５に対し、その外側からセパレータ１７を挟んで巻き付けられている。
【００２４】
捲回型電極群１２は、負極集電板２４と導電性巻芯１４との接合部２７、および負極集電板２４の一方側端縁２８が、いずれも、仮想の円周２３の内側（円柱の切欠き部分）に位置している。このような構成とすることで、たとえ、電池の小型化の観点から導電性巻芯１４の径を小さくしたとしても、接合部２７や負極集電板２４の一方側端縁２８が、導電性巻芯１４に巻き付けられている電極群（負極１５、正極１６およびセパレータ１７）に対し、局所的に過度な圧力を加えるという事態が生じることを防止できる。さらに、その結果、負極集電板２４の表面からの負極活物質層２５ａ、２５ｂの剥離や、セパレータ１７の破損といった不具合を抑制することができ、電池の容量低下や内部短絡の発生を抑制し、電池の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
さらに、捲回型電極群１２は、切欠き面２０および平坦面２１において、導電性巻芯１４の周面と捲回型電極群１２との間に間隙が形成されている。このため、捲回型電極群１２の内部に電解質を行き渡らせやすくなり、電解質が不足することに伴う電池の劣化を抑制することができる。
【００２６】
切欠き面２０は、接合部２７および負極集電板２４の一方側端縁２８が、いずれも仮想の円周２３の内側に位置するような形状に形成されていればよく、その形状やサイズは特に限定されない。しかし、例えば、スポット溶接などの抵抗溶接によって生じる接合部２７の直径が１ｍｍ程度またはそれ以上となる場合があることや、電池の小型化の観点より導電性巻芯１４の径が数ミリ程度に設定されること、を勘案すれば、切欠き面２０における軸方向１９と直交する方向の幅を１．０〜４ｍｍ程度に設定することが好ましい。
【００２７】
切欠き面２０を成形するには、例えば、導電性巻芯１４の鋳造用金型に、あらかじめ切欠き面２０に対応した部位を設けておけばよい。また、円柱状の巻芯を切削して切欠き面２０を形成してもよい。
【００２８】
切欠き面２０に設けられる溝部２２は、負極集電板２４の一方側端縁２８を差し込んだ状態とすることができればよく、その形状や溝部２２の幅は特に限定されない。しかし、例えば、電池の小型化の観点より導電性巻芯１４の径が数ミリ程度に設定されること、切欠き面２０に溝部２２を形成する際の加工精度、および、負極集電板２４の厚みが通常１０〜２０μｍ程度であること、を勘案すれば、溝部２２の幅を５０〜５００μｍ程度に設定することが好ましい。
【００２９】
平坦面２１は、円柱部１８の軸を挟んで、切欠き面２０と対向する部位に設けられる。平坦面２１を設けることで、導電性巻芯１４と負極集電板２４とを、導電性巻芯１４の長手方向に沿った箇所で点溶接する際に、導電性巻芯１４が安定に固定された状態とすることができる。このため、接合部２７の加工精度を向上させることができ、導電性巻芯１４と負極集電板２４との溶接強度を安定させることができる。
【００３０】
平坦面２１を成形するには、例えば、導電性巻芯１４の鋳造用金型に、あらかじめ平坦面２１に対応した部位を設けておけばよい。また、円柱状の巻芯を切削して平坦面２１を形成してもよい。
【００３１】
電極板の集電板は一般的に導電性巻芯と比べて薄いため、溶接時に溶接電流量が過剰となると、溶接点が破損し鋭利な状態となり、その鋭利な部分が捲回時にセパレータを貫通することで、電池の内部短絡を引き起こすおそれがある。円柱部１８の軸を挟んで切欠き面２０と対向する部位に、平坦面２１を設けることによって、溶接電流が過剰となることや、逆に、溶接電流が不足して溶接強度が不足することを抑制することができる。
【００３２】
導電性巻芯１４の一方側端部は、リング状に成形された絶縁ガスケット１３に挿入されている。電池ケース１１の開口端３１はかしめ封口されており、これにより、電池ケース１１の開口が絶縁ガスケット１３によって封止される。
【００３３】
導電性巻芯１４は、その一端３２が電池ケース１１の外部に露出しており、リチウムイオン電池１０の外部負極端子として用いられる。
また、捲回型電極群１２の最外周には、正極１６が巻き付けられている。そして、この最外周の正極１６における正極集電板２９は、電池ケース１１の内周面に対して圧を加えるように接触している。このため、電池ケース１１と正極集電板２９とが、電気的に接続されている。電池ケース１１の外表面には絶縁カバー３４が設けられており、絶縁カバー３４が設けられていない部分（かしめ封口部）がリチウムイオン電池１０の外部正極端子として用いられる。なお、導電性巻芯１４の他端には、電池ケース１１との間で短絡を生じないように、絶縁キャップ３３が設けられている。
【００３４】
本発明において、電池ケース１１の材質としては、銀、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウム、ステンレス鋼などが挙げられる。電池ケース１１の厚みは、適宜設定することができるが、強度や加工性を考慮して、通常、５０〜５００μｍが好ましく、１００〜３００μｍが特に好ましい。電池ケース１１の直径は強度と加工性とを両立する観点から、０．１〜１００ｍｍの範囲が好ましく、１〜５０ｍｍが特に好ましい。
【００３５】
絶縁ガスケット１３の材質は、電解質に対する安定性、耐熱性などを鑑みて、適宜選択することができる。具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマー、パーフルオロアルコキシエチレンの共重合体などを用いることができる。これらは、単独で、または２種以上を混合して用いることができ、無機繊維などのフィラーと組み合わせて用いることもできる。絶縁ガスケットは、電池の気密性を高めるために、シール材でコーティングすることもできる。
【００３６】
導電性巻芯１４の材質としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄、ニッケル、パラジウム、金、銀、白金などが挙げられる。これらは、単独で、または２種以上を含む合金として用いられる。導電性巻芯１４の材質は、特に、負極集電板２４と同じ材質であることが好適である。
【００３７】
導電性巻芯１４の径は、電池のサイズ、導電性巻芯１４の強度、加工性などを鑑みて、適宜設定することができる。それゆえ、これに限定されないが、円柱部１８の最大径として、０．５〜５０ｍｍが好ましく、０．５〜１０ｍｍがさらに好ましい。特に、電池がピン型電池などの小型電池である場合に、円柱部１８の最大径は、好ましくは、１〜６ｍｍであり、さらに好ましくは、１〜４ｍｍである。
【００３８】
本発明において、第１および第２の電極は、いずれか一方が負極であり、他方が正極である。
負極１５は、負極集電板２４と、その両面に形成された負極活物質層２５ａ、２５ｂとを含む。負極集電板２４は、好ましくは、捲回に適した帯状に形成され、好ましくは、金属箔が用いられる。負極集電板２４の材質は、これに限定されないが、銅、銅合金などが挙げられる。負極活物質層２５ａ、２５ｂは、負極活物質を含み、さらに必要に応じて、導電剤、結着剤などを含む。負極活物質としては、天然および人造の各種黒鉛、シリサイド、ケイ素酸化物、リチウム金属、各種合金材料などが挙げられる。結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエンゴムなどが挙げられる。導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）、各種グラファイトなどが挙げられる。
【００３９】
正極１６は、正極集電板２９と、その両面に形成された正極活物質層３０ａ、３０ｂとを含む。正極集電板２９は、好ましくは、捲回に適した帯状に形成され、好ましくは、金属箔が用いられる。正極集電板２９の材質は、これに限定されないが、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。正極活物質層３０ａ、３０ｂは、正極活物質を含み、さらに必要に応じて、導電剤、結着剤などを含む。正極活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。結着剤および導電剤としては、負極活物質層に含まれるものとして例示したのと同様のものが挙げられる。
【００４０】
電解質としては、リチウム塩を非水溶媒に溶解した非水電解質が挙げられる。リチウム塩としては、これに限定されないが、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4などが挙げられる。これらのリチウム塩は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。非水溶媒としては、これに限定されないが、エ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、エチルメチルカーボネートなどが挙げられる。これら非水溶媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
電解質の形態は限定されず、液状、ゲル状、固体状（高分子固体電解質）などから、適宜選択することができる。
【００４１】
セパレータ１７としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。これらは、イオン透過度が大きく、適度な機械的強度および絶縁性を備えていることが好ましい。セパレータ１７の材質としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンが挙げられる。特に、ポリオレフィン製の微多孔薄膜は、耐久性に優れ、一定の温度に上昇すると孔が塞がれる、いわゆるシャットダウン機能を有していることから、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池用のセパレータとして好適である。
セパレータの厚さは、一般的に、１０〜３００μｍであるが、特に、４０μｍ以下が好ましく、５〜３０μｍがより好ましい。セパレータ１７は、１種の材料からなる単層膜であってもよく、２種以上の材料からなる複合膜または多層膜であってもよい。
【００４２】
本発明の捲回型電極群１２は、例えば、図３に示す手順によって作製することができる。まず、負極集電板２４の一方側端部２６と、導電性巻芯１４とを、切欠き面２０で重ね合わせる。次いで、第１の抵抗溶接電極３５と、第２の抵抗溶接電極３６とを、負極集電板２４と導電性巻芯１４とを介して互いに対向させる。このとき、針状の第１の抵抗溶接電極３５を負極集電板２４の表面に接触させ、平板状の第２の抵抗溶接電極３６を導電性巻芯１４の平坦面２１に接触させる。こうして、各抵抗溶接電極３５、３６間に電流を印加し、導電性巻芯１４の軸方向１９に沿った複数の箇所で、負極集電板２４と導電性巻芯１４とを、抵抗溶接により接合する。
【００４３】
その後、負極１５を、セパレータ１７および正極１６とともに、導電性巻芯１４の周りに巻き付けることによって、図２に示す捲回型電極群１２が得られる。負極１５、正極１６およびセパレータ１７を巻き付けた後には、その最外周を、例えば、ポリプロピレン製などの絶縁性テープで固定する。さらに、導電性巻芯１４の一端３２には、絶縁ガスケット１３を貫通させ、他端には、絶縁カバー３４を取り付ける。こうして得られた捲回型電極群１２を電池ケース１１内に収容し、電解液を注液後、開口端３１をかしめ封口することによって、図１に示すリチウムイオン電池１０が得られる。
【００４４】
導電性巻芯１４の切欠き面２０および溝部２２は、負極集電板２４の接合部２７および一方側端縁２８を、いずれも仮想の円周２３内に位置させることができればよく、その形状については、特に限定されない。
また、溝部２２および導電性巻芯１４の平坦面２１は、任意の構成要件である。例えば、円柱部１８の軸を挟んで切欠き面２０と対向する箇所は、曲面であってもよい。
【００４５】
以上の説明では、第１電極が負極で、第２電極が正極である例を挙げたが、本発明はこれに限定されず、第１および第２電極の極性が逆であってもよい。
また、以上の説明では、リチウムイオン電池を例に挙げたが、本発明はリチウムイオン電池などの非水電解質二次電池に限定されるものではない。本発明は、リチウム電池などの非水電解質一次電池や、アルカリ性または中性の電解液を用いた一次電池および二次電池への適用も可能である。この場合において、電極材料や電解液の組成は特に限定されず、公知の材料および組成を適宜選択することができる。
【実施例】
【００４６】
実施例１
以下の手順に従って、図１および図２に示すリチウムイオン電池１０を作製した。
【００４７】
（１）負極１５の作製
負極集電板２４には、厚さ１２μｍ、幅１３ｍｍ、および巻付け方向の長さ２８ｍｍの銅箔を使用し、負極活物質には、体積平均粒径２０μｍの人造黒鉛粉末を使用した。分散媒に水を使用して、負極活物質、スチレンブタジエンゴム、およびカルボキシメチルセルロースを９８：１：１の重量比で含有するスラリーを調製した。そして、得られたスラリーを塗布することにより、負極集電板２４の表面に負極活物質層２５ａ、２５ｂを備える負極１５を得た。
【００４８】
負極活物質層２５ａ、２５ｂは、負極集電板２４の幅方向（導電性巻芯１４の軸方向１９）において、その一端から他端にかけて形成した。一方、負極集電板２４の導電性巻芯１４への巻付け方向においては、導電性巻芯１４への巻付け時に切欠き面２０と接触する側の端部で、負極集電板２４のいずれの面にも負極活物質層を有しない負極集電板露出領域を形成した。負極集電板２４の一方側端縁２８から、概ね導電性巻芯１４の外周長に相当する長さ（導電性巻芯１４への捲回１周分）にかけては、負極集電板２４の片面にのみ負極活物質層２５ａを形成した。さらに、残りの領域では、負極集電板２４の両面に正極活物質層２５ａ、２５ｂを形成した。
【００４９】
負極活物質層２５ａ、２５ｂを形成した負極集電板２４を乾燥機内に入れて、負極活物質層２５ａ、２５ｂから水を除去した。乾燥後、負極集電板２４の両面に負極活物質層２５ａ、２５ｂが形成されている領域（両面塗布領域）においては、負極活物質の塗布量が２００ｇ／ｍ2であった。次いで、負極１５をロールプレスで圧延することによって、両面塗布領域における負極１５の厚みを０．１４ｍｍに調整した。
（２）正極１６の作製
正極集電板２９には、厚さ２０μｍ、幅１２ｍｍ、および巻付け方向の長さ３３ｍｍのアルミニウム箔を使用し、正極活物質には、コバルト酸リチウムを使用した。分散媒にＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を使用して、正極活物質、アセチレンブラック、およびポリフッ化ビニリデンを９０：５：５の重量比で含有するスラリーを調製した。そして、得られたスラリーを塗布することにより、正極集電板２９の両面に正極活物質層３０ａ、３０ｂを備える正極１６を得た。なお、正極集電板２９には、導電性巻芯１４への巻付け方向における導電性巻芯１４側とは反対側の端部に、片面にのみ正極活物質層３０ｂを形成した領域を設けた。
【００５０】
正極活物質層３０ａ、３０ｂを形成した正極集電板２９を乾燥機内に入れて、正極活物質層３０ａ、３０ｂからＮＭＰを除去した。乾燥後、正極集電板２９の両面に正極活物質層３０ａ、３０ｂが形成されている領域（両面塗布領域）においては、正極活物質の塗布量が４５０ｇ／ｍ2であった。次いで、正極１６をロールプレスで圧延することによって、両面塗布領域における正極１６の厚みを０．１６ｍｍに調整した。
【００５１】
（３）捲回型電極群１２の作製
導電性巻芯１４には、ステンレス鋼を使用した。導電性巻芯１４は、図２に示すように、円柱の側面に相当する曲面を有する円柱部１８と、上記円柱を軸方向に切り欠いた切欠き面２０と、円柱部１８を軸方向に切り欠いて形成された、切欠き面２０と対向する平坦面２１と、切欠き面２０に設けられた溝部２２と、を有していた。円柱部１８の直径は１．０ｍｍであって、溝部２２は、幅が１００μｍ、深さが２００μｍであった。
【００５２】
この導電性巻芯１４の一方側端部に、ＰＦＡ樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）製の絶縁ガスケット１３を圧入した。その後、導電性巻芯１４の切欠き面２０に対し、上記負極１５の負極集電板２４を抵抗溶接した。具体的には、図３に示すように、まず、負極集電板２４と、導電性巻芯１４の切欠き面２０とを重ね合わせた。次いで、第１の抵抗溶接電極３５（銅製）と、第２の抵抗溶接電極３６（銅製）とを、負極集電板２４および導電性巻芯１４を介して互いに対向させた。このとき、第１の抵抗溶接電極３５を負極集電板２４の表面に点接触させ、第２の抵抗溶接電極３６を導電性巻芯１４の平坦面２１に面接触させた。こうして、導電性巻芯１４の軸方向１９に沿った４箇所で、負極集電板２４と導電性巻芯１４とを抵抗溶接した。
【００５３】
抵抗溶接機には、ミヤチテクノス株式会社製のＩＰ−２０５Ａを用い、５００Ａの溶接電流により、１サイクルの溶接を行った。第１の抵抗溶接電極３５の先端径は、φ０．３ｍｍであった。第１の抵抗溶接電極３５の先端にかかる圧力は、３５０ｋｇ／ｃｍ2であった。こうして抵抗溶接された箇所は、図２および図３に示すような溶接状態となった。
【００５４】
続いて、負極集電体２４の一方側端縁２８を、押圧板で押圧し、溝部２２内に収容させた。その後、導電性巻芯１４に対して抵抗溶接された負極１５上に、厚さ０．０１６μｍのポリエチレン製セパレータ（微多孔膜）１７で覆われた正極１６を重ね合わせた。そして、捲回機により、これら負極１５、正極１６およびセパレータ１７を、図２に示すように捲回した。捲回後、最外周をポリプロピレン製テープで固定することにより、捲回型電極群１２を作製した。
【００５５】
（４）電解液の調製
非水溶媒として、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとを、１０：１０：８０の重量比で含む混合溶媒を用いた。この混合溶媒にＬｉＰＦ6を溶解させて、ＬｉＰＦ6の濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌの非水電解液を得た。
【００５６】
（５）ピン型リチウムイオン電池の作製
上記捲回型電極群１２を、電池ケース１１としてのアルミニウム製円筒体へ挿入し、１００℃の真空下で放置してその内部を乾燥させた。その後、この電池ケース１１内に上記非水電解液を１００ｍｇ注液した。最後に、外装体の開口部を、絶縁ガスケット１３を介したかしめ封口により封止し、高さ２０ｍｍ、直径４ｍｍのリチウムイオン二次電池を得た。
【００５７】
以上の説明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術分野における当業者によって明らかな本発明の変形例は、本願発明の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の電池は、各種の電子機器、特に、各種の携帯型電子機器における電源として利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  リチウムイオン電池、  １１  電池ケース、  １２  捲回型電極群、  １３  絶縁ガスケット、  １４  導電性巻芯、  １５  負極、  １６  正極、  １７  セパレータ、  １８  円柱部、  １９  軸方向、  ２０  切欠き面、  ２１  平坦面、  ２２  溝部、  ２３  円周、  ２４  負極集電板（第１電極集電板）、  ２５ａ  負極活物質層、  ２５ｂ  負極活物質層、  ２６  （負極集電板２４の）一方側端部、  ２７  接合部、  ２８  （負極集電板２４の）一方側端縁、  ２９  正極集電板（第２電極集電板）、  ３０ａ  正極活物質層、  ３０ｂ  正極活物質層、  ３１  （電池ケース１１の）開口端、  ３２  （導電性巻芯１４の）一端、  ３３  絶縁キャップ、  ３４  絶縁カバー、  ３５  第１の抵抗溶接電極、  ３６  第２の抵抗溶接電極
【図１】
2011014297.tif 000003
【図２】
2011014297.tif 000004
【図３】
2011014297.tif 000005