(57)【要約】【課題】充電状態の変化による反力の変化が小さく、体積出力密度の高い非水電解質二次電池及びそれを用いた組電池を提供する。【解決手段】  巻回電極体３は、正極活物質合材層と負極活物質合材層がセパレータを介して積層された発電部３ａを有する。発電部３ａは、平坦な外面を有する平坦部３ｂを有し、角形外装体１の第１側壁１ｂに対して垂直な方向から見たとき、角形外装体１と封口板２により構成される電池ケースの内部の空間において、平坦部３ｂと重なる領域の空間を平坦部収容空間Ｓ１とし、平坦部収容空間Ｓ１の体積をＶ１（ｃｍ３）とし、平坦部収容空間Ｓ１における空隙の総体積をＶ２（ｃｍ３）としたとき、Ｖ２（ｃｍ３）／Ｖ１（ｃｍ３）が０．４０〜０．４２である非水電解質二次電池。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極芯体上に正極活物質合材層を有する正極板と、負極芯体上に負極活物質合材層を有する負極板と、セパレータを含む電極体と、
前記電極体を収容する電池ケースを備え、
前記電池ケースは、開口、底部、一対の第１側壁、及び一対の第２側壁を有する角形外装体と、前記開口を封口する封口板により構成され、
前記第１側壁の面積は前記第２側壁の面積よりも大きく、
前記電極体は、前記正極活物質合材層と前記負極活物質合材層が前記セパレータを介して積層された発電部を有し、
前記発電部は、平坦な外面を有する平坦部を有し、
前記第１側壁に対して垂直な方向から見たとき、前記電池ケースの内部の空間において、前記平坦部と重なる空間を平坦部収容空間とし、
前記平坦部収容空間の体積をＶ１（ｃｍ３）とし、
前記平坦部収容空間における空隙の総体積をＶ２（ｃｍ３）としたとき、
Ｖ２（ｃｍ３）／Ｖ１（ｃｍ３）が０．４０〜０．４２である非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記平坦部の体積（ｃｍ３）に対する前記平坦部中の空隙の総体積（ｃｍ３）の割合が０．４２〜０．４６である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記電極体は、帯状の前記正極板と帯状の前記負極板を、帯状の前記セパレータを介して巻回した偏平状の巻回電極体であり、
前記巻回電極体は、前記一対の第２側壁の一方側に配置される巻回された正極芯体露出部と、前記一対の第２側壁の他方側に配置される巻回された負極芯体露出部とを有し、
前記正極芯体露出部に正極集電体が接続され、
前記負極芯体露出部に負極集電体が接続され、
前記発電部は、湾曲した外面を有し前記平坦部よりも前記封口板側に位置する第１湾曲部と、湾曲した外面を有し前記平坦部よりも前記底部側に位置する第２湾曲部を有する請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記非水電解質二次電池を、前記非水電解質二次電池の厚みで拘束して反力を測定した場合、非水電解質二次電池の充電深度１００％での反力（Ｎ）と非水電解質二次電池の充電深度０％での反力（Ｎ）との差が、８００Ｎ〜１２００Ｎである請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の非水電解質二次電池を複数個含む組電池であって、
一対のエンドプレートの間に、複数の前記非水電解質二次電池を積層した組電池。
【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及びそれを用いた組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源として、複数の非水電解質二次電池が直列ないし並列に接続された組電池が使用される。
【０００３】
このような組電池においては、隣接する非水電解質二次電池の幅広の側面同士が絶縁性のスペーサ等を介して対向するようにして、複数の非水電解質二次電池が配列される。例えば、一対のエンドプレートの間に、複数の非水電解質二次電池が配列され、一対のエンドプレート同士をバインドバーにより接続し、一つの組電池とされる（下記特許文献１）。
【０００４】
非水電解質二次電池においては、充放電等により電極体が膨張・収縮する。電極体が膨張する場合、電極体が電池ケースを外方に押圧する。これにより、非水電解質二次電池が膨張し、他を押圧する力（反力）が過度に大きくなると、組電池を構成する部材、例えばバインドバーやエンドプレート等が損傷・破損する虞がある。組電池を構成する部材の損傷・破損を防止するために組電池を頑丈な構造とすることが考えられるが、組電池のサイズないし重量が増加するという課題がある。
【０００５】
一方、非水電解質二次電池の反力が過度に小さい場合、振動や衝撃等により、組電池内で非水電解質二次電池が動いたり、あるいは電池ケース内で電極体が動いたりする虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２１０９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、充電状態の変化による反力の変化が小さく、体積出力密度の高い非水電解質二次電池及びそれを用いた組電池を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一様態の非水電解質二次電池は、
正極芯体上に正極活物質合材層を有する正極板と、負極芯体上に負極活物質合材層を有する負極板と、セパレータを含む電極体と、
前記電極体を収容する電池ケースを備え、
前記電池ケースは、開口、底部、一対の第１側壁、及び一対の第２側壁を有する角形外装体と、前記開口を封口する封口板により構成され、
前記第１側壁の面積は前記第２側壁の面積よりも大きく、
前記電極体は、前記正極活物質合材層と前記負極活物質合材層が前記セパレータを介して積層された発電部を有し、
前記発電部は、平坦な外面を有する平坦部を有し、
前記第１側壁に対して垂直な方向から見たとき、前記電池ケースの内部の空間において、前記平坦部と重なる空間を平坦部収容空間とし、
前記平坦部収容空間の体積をＶ１（ｃｍ３）とし、
前記平坦部収容空間における空隙の総体積をＶ２（ｃｍ３）としたとき、
Ｖ２（ｃｍ３）／Ｖ１（ｃｍ３）が０．４０〜０．４２である。
【０００９】
本発明の一様態の非水電解質二次電池の構成であると、充電状態の変化による反力の変化が小さく、体積出力密度の高い非水電解質二次電池となる。なお、充電状態の変化による反力の変化が小さい非水電解質二次電池とすることにより、組電池のサイズないし重量が増加することを抑制しながら、組電池を構成する部材の損傷・破損を防止できる。また、組電池内で非水電解質二次電池が動いたり、電池ケース内で電極体が動いたりすることを効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、充電状態の変化による反力の変化が小さく、体積出力密度の高い非水電解質二次電池及びそれを用いた組電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る非水電解質二次電池の斜視図である。
【図２】図２Ａは図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ断面の断面図であり、図２Ｂは図１におけるＩＩＢ−ＩＩＢ断面の断面図である。
【図３】実施形態に係る組電池の斜視図である。
【図４】実施形態に係る正極板の平面図である。
【図５】実施形態に係る負極板の平面図である。
【図６】実施形態に係る巻回電極体の平面図である。
【図７】（ａ）は非水電解質二次電池の発電部を含む部分の封口板の短手方向に沿った断面図である。（ｂ）は（ａ）における角形外装体のみを示す図である。（ｃ）は（ａ）における電極体のみを示す図である。（ｄ）は（ａ）における樹脂シートのみを示す図である。
【図８】反力測定用のサンプルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、実施形態に係る非水電解質二次電池２０について説明を行う。実施形態に係る非水電解質二次電池２０は角形二次電池である。なお、本発明は、以下の形態に限定されない。図１は非水電解質二次電池２０の斜視図である。図２Ａは図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ断面の断面図である。図２Ｂは図１におけるＩＩＢ−ＩＩＢ断面の断面図である。非水電解質二次電池２０は、開口を有する有底角形筒状の角形外装体１と角形外装体１の開口を封口する封口板２からなる電池ケース８０を有する。角形外装体１は、底部１ａ、一対の第１側壁１ｂ、一対の第２側壁１ｃを有する。一対の第１側壁１ｂはそれぞれ対向するように配置されている。一対の第２側壁１ｃはそれぞれ対向するように配置されている。第１側壁１ｂの面積は、第２側壁１ｃの面積よりも大きい。角形外装体１及び封口板２は金属製であることが好ましく、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。
【００１３】
電池ケース８０内には、帯状の正極板４０と帯状の負極板５０を帯状のセパレータを介して巻回した偏平状の巻回電極体３が配置されている。巻回電極体３は、その巻回軸が角形外装体１の底部１ａと平行になる向きで電池ケース８０内に配置されている。巻回電極体３において、巻回軸が延びる方向の一方の端部には巻回された正極芯体露出部４が設けられ、他方の端部には巻回された負極芯体露出部５が設けられている。巻回電極体３は、一対の平坦な外面と、一対の平坦な外面を繋ぐ一対の湾曲した外面を有する。一対の平坦な外面は、それぞれ第１側壁１ｂと対向するように配置されている。また、巻回された正極芯体露出部４及び巻回された負極芯体露出部５は、それぞれ第２側壁１ｃと対向するように配置されている。なお、角形外装体１と巻回電極体３の間には電気絶縁性の樹脂シー
ト１４が配置されている。
【００１４】
巻回された正極芯体露出部４の外面には正極集電体６が接続されている。封口板２には金属製の正極端子７が取り付けられている。正極集電体６は正極端子７に電気的に接続されている。正極端子７と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１０が配置されている。正極集電体６と封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１１が配置されている。
【００１５】
巻回された負極芯体露出部５の外面には負極集電体８が接続されている。封口板２には金属製の負極端子９が取り付けられている。負極集電体８は負極端子９に電気的に接続されている。負極端子９と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１２が配置されている。負極集電体８と封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１３が配置されている。
【００１６】
正極集電体６は、正極芯体露出部４に接続される接続部６ａと、封口板２と巻回電極体３の間に配置されるベース部６ｃと、ベース部６ｃから巻回電極体３に向かって延びベース部６ｃと接続部６ａを繋ぐリード部６ｂを有する。正極集電体６は金属製であり、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であることが好ましい。
【００１７】
負極集電体８は、負極芯体露出部５に接続される接続部８ａと、封口板２と巻回電極体３の間に配置されるベース部８ｃと、ベース部８ｃから巻回電極体３に向かって延びベース部８ｃと接続部８ａを繋ぐリード部８ｂを有する。負極集電体８は金属製であり、銅製又は銅合金製であることが好ましい。
【００１８】
封口板２には、電池ケース８０内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース８０内のガスを電池ケース８０外に排出するガス排出弁１５が設けられている。また、封口板２には電解液注液孔（図示省略）が設けられている。電解液注液孔は封止栓１６により封止されている。
【００１９】
次に複数の非水電解質二次電池２０を含む組電池１００について説明する。
【００２０】
図３は、組電池１００の斜視図である。一対の金属製のエンドプレート１０１の間に、１０個の非水電解質二次電池２０が配置されている。一対のエンドプレート１０１は、金属製のバインドバー１０２により接続されている。なお、バインドバー１０２はボルト１０３によりエンドプレート１０１に固定されている。組電池１００においては、一方の側面に２つのバインドバー１０２が配置され、他方の側面に２つのバインドバー１０２が配置されている。
【００２１】
隣接する非水電解質二次電池２０同士の間には樹脂製のスペーサ６０が配置されている。非水電解質二次電池２０同士は、スペーサ６０を介して第１側壁１ｂ同士が対向する向きで配置されている。非水電解質二次電池２０の正極端子７は、隣接する非水電解質二次電池２０の負極端子９と金属製のバスバー１０４により電気的に接続されている。組電池１００においては、各スペーサ６０が、対向する各非水電解質二次電池２０の角形外装体１の第１側壁１ｂを押圧する構造となっている。
【００２２】
次に非水電解質二次電池２０の製造方法について説明する。
【００２３】
［正極板の作製］
正極活物質としてのＬｉＮｉ０．３５Ｃｏ０．３５Ｍｎ０．３０Ｏ２、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電材としてのカーボンブラック、及び分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を正極活物質：結着材：導電材の質量比が９０．９：７：２．１となるように混練し、正極活物質合材スラリーを作製する。
【００２４】
正極芯体としての厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に、正極活物質合材スラリーを塗布する。その後、正極活物質合材スラリーを乾燥させ、正極活物質合材スラリー中のＮＭＰを除去する。これにより正極活物質合材層が形成される。その後、正極活物質合材層を圧縮ローラにより所定の充填密度となるように圧縮処理する。そして、所定の形状に切断し正極板４０とする。
【００２５】
ここで、正極板４０の長さは４４０ｃｍとし、正極板４０の幅を１２．８ｃｍとする。また、正極板４０において、正極活物質合材層４０ｂの幅を１１．０ｃｍとする。
【００２６】
図４は、正極板４０の平面図である。正極板４０は、帯状の正極芯体４０ａと、正極芯体４０ａの両面に形成された正極活物質合材層４０ｂを含む。正極芯体４０ａには、幅方向の端部に、長手方向に沿って両面に正極活物質合材層４０ｂが形成されていない正極芯体露出部４が設けられている。
【００２７】
［負極板の作製］
負極活物質としての黒鉛、結着材としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘材としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を、負極活物質：結着材：増粘材の質量比が９８：１：１となるように混練し、負極活物質合材スラリーを作製する。
【００２８】
負極芯体としての厚さ８μｍの銅箔の両面に、負極活物質合材スラリーを塗布する。その後、負極活物質合材スラリーを乾燥させ、負極活物質合材スラリー中の水を除去する。これにより負極活物質合材層が形成される。その後、負極活物質合材層を圧縮ローラにより所定の充填密度となるように圧縮処理する。そして、所定の形状に切断し、負極板５０とする。
【００２９】
ここで、負極板５０の長さは４５０ｃｍとし、負極板５０の幅を１３．０ｃｍとする。また、負極板５０において、負極活物質合材層５０ｂの幅を１１．５ｃｍとする。
【００３０】
図５は、負極板５０の平面図である。負極板５０は、帯状の負極芯体５０ａと、負極芯体５０ａの両面に形成された負極活物質合材層５０ｂを含む。負極芯体５０ａには、幅方向の両端部に、それぞれ、長手方向に沿って両面に負極活物質合材層５０ｂが形成されていない負極芯体露出部５が設けられている。一方の負極芯体露出部５の幅は、他方の負極芯体露出部５の幅よりも大きい。なお、幅が大きい方の負極芯体露出部５に負極集電体８が接続される。
【００３１】
［巻回電極体の作製］
上述の方法で作製した帯状の正極板４０と帯状の負極板５０を、帯状の厚さ２０μｍのポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレンの三層セパレータを介して巻回し、偏平状にプレス成形する。得られた偏平状の巻回電極体３は、巻回軸が延びる方向における一方に巻回された正極芯体露出部４を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部５を有する。
【００３２】
［非水電解液の調整］
エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比（２５℃、１気圧）で３０：３０：４０となるように混合した混合溶媒を作製する。この混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌとなるように添加した。さらに非水電解液の総質量に対してその添加量が０．３質量％となるようにビニレンカーボネート（ＶＣ）を添加し、非水電解液の総質量に対してその添加量が１質量％となるようにリチウムビスオキサラトボレートを添加する。
【００３３】
［封口板への部品取り付け］
封口板２に設けられた正極端子取り付け孔（図示省略）の周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１０を配置する。封口板２に設けられた正極端子取り付け孔（図示省略）の周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１１及び正極集電体６のベース部６ｃを配置する。そして、電池外部側から正極端子７を、外部側絶縁部材１０の貫通孔、正極端子取り付け孔、内部側絶縁部材１１の貫通孔及び正極集電体６のベース部６ｃの貫通孔に挿入し、正極端子７の先端部を正極集電体６のベース部６ｃ上にかしめる。これにより、正極端子７及び正極集電体６が封口板２に固定される。なお、更に、正極端子７とベース部６ｃを溶接することが好ましい。なお、負極側についても同様の方法で、負極端子９、外部側絶縁部材１２、封口板２、内部側絶縁部材１３、及び負極集電体８を固定できる。
【００３４】
［偏平状の巻回電極体への集電体の取り付け］
巻回された正極芯体露出部４に正極集電体６の接続部６ａを溶接する。巻回された負極芯体露出部５に負極集電体８の接続部８ａを溶接する。
【００３５】
［非水電解質二次電池の組立て］
箱状に折り曲げ成型された樹脂シート１４内に配置した偏平状の巻回電極体３を角形外装体１に挿入する。そして、封口板２と角形外装体１を溶接し、角形外装体１の開口を封口板２により封口する。その後、封口板２に設けられた電解液注液孔から電池ケース８０内に非水電解液を注液し、電解液注液孔を封止栓１６により封止する。これにより、非水電解質二次電池２０となる。非水電解質二次電池２０の電池容量は８．４Ａｈである。
【００３６】
［偏平状の巻回電極体における各領域］
図６に示すように、偏平状の巻回電極体３は、巻回軸が延びる方向の中央部に正極活物質合材層４０ｂと負極活物質合材層５０ｂがセパレータを介して積層された発電部３ａを有する。発電部３ａは、平坦な外面を有する平坦部３ｂと、封口板２側に位置する湾曲した外面を有する第１湾曲部３ｃと、角形外装体１の底部１ａ側に位置する湾曲した外面を有する第２湾曲部３ｄを有する。第１湾曲部３ｃと平坦部３ｂの境界を第１境界部２５とする。第１境界部２５は、巻回軸が延びる方向に延びる。第２湾曲部３ｄと平坦部３ｂの境界を第２境界部２６とする。第２境界部２６は、巻回軸が延びる方向に延びる。平坦部３ｂの高さ（角形外装体１の底部１ａに対して垂直な方向の長さ）をＨ１（ｃｍ）とする。平坦部３ｂの幅（角形外装体１の第２側壁１ｃに対して垂直な方向の長さ）をＷ１（ｃｍ）とする。
【００３７】
［平坦部収納空間の体積］
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、電池ケース８０の内部に形成される空間において、第１側壁１ｂに対して垂直な方向から見たとき、巻回電極体３の平坦部３ｂと重なる空間を平坦部収納空間Ｓ１とする。そして、平坦部収納空間Ｓ１の体積をＶ１（ｃｍ３）とする。
第１側壁１ｂに対して垂直な方向において、一方の第１側壁１ｂと他方の第１側壁１ｂの間の距離をＴ１（ｃｍ）とする。
平坦部収納空間Ｓ１の体積Ｖ１（ｃｍ３）は、Ｈ１（ｃｍ）×Ｗ１（ｃｍ）×Ｔ１（ｃｍ）により算出される。
【００３８】
［平坦部収納空間における空隙の総体積］
平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積をＶ２（ｃｍ３）とする。平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積Ｖ２（ｃｍ３）は、平坦部３ｂの内部の空隙、平坦部収納空間Ｓ１における角形外装体１の第１側壁１ｂと樹脂シート１４の間の隙間、及び平坦部収納空間Ｓ１における樹脂シート１４と平坦部３ｂの間の隙間の合計である。なお、樹脂シート
１４は必須の構成ではなく、樹脂シート１４を用いなくてもよい。また、多孔質の樹脂シート１４を用いる場合等、樹脂シート１４内に空隙が存在する場合は、樹脂シート１４内の空隙も、平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積をＶ２（ｃｍ３）に加える。
平坦部収納空間Ｓ１における空隙は、非水電解液が占める部分の体積、ガスが占める部分の体積、及び真空部分の体積を足し合わせた体積である。
【００３９】
平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積Ｖ２（ｃｍ３）は、次のように決定できる。
まず、偏平状の巻回電極体３を構成する正極板４０、負極板５０、セパレータのそれぞれについて、各部材の密度、体積、質量から、偏平状の巻回電極体３の平坦部３ｂ内部の空隙の総体積Ｖ２ｘ（ｃｍ３）を算出する。なお、偏平状の巻回電極体３が巻き留めテープ等の部材を含む場合は、それらも考慮する。
次に、平坦部収納空間Ｓ１の体積Ｖ１（ｃｍ３）から、平坦部３ｂの体積（内部の空隙を考慮しない見かけの体積）及び、平坦部収納空間Ｓ１内に配置された樹脂シート１４の体積を引くことにより、平坦部収納空間Ｓ１における角形外装体１と樹脂シート１４の間の隙間と、平坦部収納空間Ｓ１における樹脂シート１４と平坦部３ｂの間の隙間の合計の総体積Ｖ２ｙ（ｃｍ３）を算出する。
そして、Ｖ２ｘ（ｃｍ３）とＶ２ｙ（ｃｍ３）を足し合わせて、平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積Ｖ２（ｃｍ３）とする。なお、樹脂シート１４が多孔質の場合は、樹脂シート１４内の空隙の総体積Ｖ２ｚも平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積Ｖ２（ｃｍ３）に含める。
【００４０】
［非水電解質二次電池Ａ］
上述の非水電解質二次電池２０の構成を有する非水電解質二次電池であって、以下の構成を有する非水電解質二次電池を非水電解質二次電池Ａとした。
平坦部収納空間Ｓ１は、Ｔ１（ｃｍ）＝１．７ｃｍ、Ｈ１（ｃｍ）＝４ｃｍ、Ｗ１（ｃｍ）＝１１ｃｍであり、Ｖ１（ｃｍ３）＝７４．８ｃｍ３とした。
巻回電極体３の平坦部３ｂの厚みは、１．５ｃｍとした。
樹脂シート１４の厚みは、０．１５ｍｍとした。また、樹脂シート１４は細孔を有していないものとした。
また、平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積Ｖ２（ｃｍ３）は、３１．０ｃｍ３とした。
したがって、Ｖ２（ｃｍ３）／Ｖ１（ｃｍ３）＝０．４１である。
【００４１】
［非水電解質二次電池Ｂ］
上述の非水電解質二次電池２０の構成を有する非水電解質二次電池であって、以下の構成を有する非水電解質二次電池を非水電解質二次電池Ｂとした。
平坦部収納空間Ｓ１は、Ｔ１（ｃｍ）＝１．７ｃｍ、Ｈ１（ｃｍ）＝３．７ｃｍ、Ｗ１（ｃｍ）＝１０．９ｃｍであり、Ｖ１（ｃｍ３）＝６８．６ｃｍ３とした。
巻回電極体３の平坦部３ｂの厚みは、１．５ｃｍとした。
樹脂シート１４の厚みは、０．１５ｍｍとした。また、樹脂シート１４は細孔を有していないものとした。
また、平坦部収納空間Ｓ１における空隙の総体積Ｖ２（ｃｍ３）は、２６．２ｃｍ３とした。
したがって、Ｖ２（ｃｍ３）／Ｖ１（ｃｍ３）＝０．３８である。
【００４２】
非水電解質二次電池Ａ及び非水電解質二次電池Ｂを用いて反力測定用のサンプル１〜６を作製し、以下の試験を行った。なお、非水電解質二次電池Ａ及び非水電解質二次電池Ｂのサイズは、幅（第２側壁１ｃに対して垂直な方向の長さ）１４.８ｃｍ、高さ（底部１ａに対して垂直な方向の長さ）６．５ｃｍ、厚さ（第１側壁１ｂに対して垂直な方向の長さ）１．７ｃｍとした。
【００４３】
まず、図８を用いて、サンプル１〜６の共通の構成を説明する。図８は、サンプル１〜６を側面側から見た図である。
第１押圧治具１６０は、厚さ１．３ｃｍのステンレス板からなる。第２押圧治具１６１は、厚さ１．３ｃｍのステンレス板からなる。非水電解質二次電池２０の一方の第１側壁１ｂと、第１押圧治具１６０が接するように、第１押圧治具１６０を配置する。非水電解質二次電池２０の他方の第１側壁１ｂと、第２押圧治具１６１が接するように、第２押圧治具１６１を配置する。そして、第２押圧治具１６１において非水電解質二次電池２０が配置された面とは反対の面側に、厚さ１．５ｃｍのステンレス製の中間プレート１７１及びロードセル１７２（ミネベア株式会社製  型式ＣＭＰ１−２Ｔ）を介して、厚さ１．９ｃｍのステンレス製のベースプレート１７０を配置する。そして、第１押圧治具１６０、第２押圧治具１６１及びベースプレート１７０のそれぞれの４隅に設けられた貫通孔にボルト１７３を挿入し、ナット１７４により各部材を一纏まりに固定する。
【００４４】
以下のようにサンプル１〜６を作製した。
［サンプル１］
非水電解質二次電池２０として非水電解質二次電池Ａを用いた。また、第１押圧治具１６０と第２押圧治具１６１の間隔（拘束厚み）を１７．７ｃｍに固定した。
［サンプル２］
非水電解質二次電池２０として非水電解質二次電池Ａを用いた。また、第１押圧治具１６０と第２押圧治具１６１の間隔（拘束厚み）を１７．５ｃｍに固定した。
［サンプル３］
非水電解質二次電池２０として非水電解質二次電池Ａを用いた。また、第１押圧治具１６０と第２押圧治具１６１の間隔（拘束厚み）を１７．３ｃｍに固定した。
［サンプル４］
非水電解質二次電池２０として非水電解質二次電池Ｂを用いた。また、第１押圧治具１６０と第２押圧治具１６１の間隔（拘束厚み）を１７．７ｃｍに固定した。
［サンプル５］
非水電解質二次電池２０として非水電解質二次電池Ｂを用いた。また、第１押圧治具１６０と第２押圧治具１６１の間隔（拘束厚み）を１７．５ｃｍに固定した。
［サンプル６］
非水電解質二次電池２０として非水電解質二次電池Ｂを用いた。また、第１押圧治具１６０と第２押圧治具１６１の間隔（拘束厚み）を１７．３ｃｍに固定した。
【００４５】
サンプル１〜６について、非水電解質二次電池の充電深度（ＳＯＣ）が０％の場合、及び非水電解質二次電池の充電深度（ＳＯＣ）が１００％の場合について、ロードセル１７２に加わる荷重を測定し、各サンプルの反力とした。各サンプルの反力を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2019160587.tif 000003
【００４７】
表１に示すように、同じ拘束厚みのサンプルを比較した場合、Ｖ２／Ｖ１が０．４１である非水電解質二次電池Ａを用いたサンプル１〜３は、Ｖ２／Ｖ１が０．３８である非水電解質二次電池Ｂを用いたサンプル４〜６よりも、ＳＯＣが１００％での反力とＳＯＣが０％での反力の差が小さくなっている。
【００４８】
このように、Ｖ２／Ｖ１を０．４０〜０．４２とすることにより、充電状態の変化による反力の変化を小さく抑えることができる。なお、Ｖ２／Ｖ１を０．４２以下とすることにより、体積出力密度の高い非水電解質二次電池となる。
【００４９】
【表２】
2019160587.tif 000004
【００５０】
表２に示すように、非水電解質二次電池Ａを用いたサンプルにおける最大の反力と最小の反力の差は２３６８Ｎであり、非水電解質二次電池Ｂを用いたサンプルにおける最大の反力と最小の反力の差である３０４５Ｎよりも小さくなっている。このように、Ｖ２／Ｖ１が０．４０〜０．４２である場合、非水電解質二次電池の拘束状態及び充電状態の変化による反力の変化をより小さくすることができる。
【００５１】
なお、非水電解質二次電池を、非水電解質二次電池の厚みで拘束した状態において、ＳＯＣが１００％での反力（Ｎ）とＳＯＣが０％での反力（Ｎ）との差が、１２００Ｎ以下であることが好ましく、８００Ｎ〜１２００Ｎであることが好ましい。
【００５２】
なお、偏平状の巻回電極体３の平坦部３ｂの内部の空隙の総体積は、正極活物質合材層内の空隙量、負極活物質合材層内の空隙量、セパレータ内の空隙量等を変化させることにより制御できる。
【００５３】
正極活物質合材層の空隙率は３５％〜３９％であることが好ましい。正極活物質がリチウム遷移金属複合酸化物である場合、正極芯体の一方の面に形成される正極活物質合材層
の形成量は、１２０ｇ／ｍ２〜１８０ｇ／ｍ２であることが好ましい。また、正極活物質合材層の充填密度は２．５ｇ／ｃｍ３〜２．７ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。正極芯体の両面に形成された正極活物質合材層の合計の厚みの正極板の厚みに対する割合は、７５％〜８５％であることが好ましい。正極板の厚みは、６６μｍ〜７６μｍであることが好ましく、６８μｍ〜７４μｍであることがより好ましく、７０μｍ〜７２μｍであることがさらに好ましい。偏平状の巻回電極体３における正極板の積層数は、７２層〜９０層であることが好ましく、７４層〜８８層であることがより好ましく、７６層〜８６層であることがさらに好ましい。
【００５４】
負極活物質合材層の空隙率は５０％〜５４％であることが好ましい。負極活物質が炭素材料である場合、負極芯体の一方の面に形成される負極活物質合材層の形成量は、６０ｇ／ｍ２〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましい。また、負極活物質合材層の充填密度は１．０ｇ／ｃｍ３〜１．２ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。負極芯体の両面に形成された負極活物質合材層の合計の厚みの負極板の厚みに対する割合は、８５％〜９５％であることが好ましい。負極板の厚みは、７１μｍ〜８１μｍであることが好ましく、７３μｍ〜７９μｍであることがより好ましく、７５μｍ〜７７μｍであることがさらに好ましい。
【００５５】
セパレータの厚みは１４μｍ〜２６μｍであることが好ましく、１５μｍ〜２５μｍであることがより好ましく、１６μｍ〜２４μｍであることがさらに好ましい。
【００５６】
角形外装体１の一対の第１側壁１ｂ同士の間の距離に対する、平坦部３ｂの厚みの割合は、９２％〜９６％であることが好ましい。
【００５７】
［その他］
正極板、負極板、非水電解質、セパレータ等の各材料は、リチウムイオン二次電池に使用される公知のものを使用することができる。
【００５８】
正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物を用いることが好ましい。リチウム遷移金属複合酸化物としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウムニッケルマンガン複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等が挙げられる。また、上記のリチウム遷移金属複合酸化物にＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ、Ｍｇ又はＭｏ等を添加したものも使用し得る。
【００５９】
負極活物質としてはリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料を用いることが好ましい。リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料としては、黒鉛、難黒鉛性炭素、易黒鉛性炭素、繊維状炭素、コークス及びカーボンブラック等が挙げられる。これらの内、特に黒鉛が好ましい。さらに、非炭素系材料としては、シリコン、スズ、及びそれらを主とする合金や酸化物などが挙げられる。
【００６０】
非水電解質の非水溶媒（有機溶媒）としては、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、ケトン類、エステル類等を使用することができ、これらの溶媒の２種類以上を混合して用いることができる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートを用いることができる。特に、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒を用いることが好ましい。また、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などの不飽和環状炭酸エステルを非水電解質に添加することもできる。
【００６１】
非水電解質の電解質塩としては、従来のリチウムイオン二次電池において電解質塩とし
て一般に使用されているものを用いることができる。例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２、ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ２、ＬｉＰ（Ｃ２Ｏ４）３、ＬｉＰ（Ｃ２Ｏ４）２Ｆ２、ＬｉＰ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ４等及びそれらの混合物が用いられる。これらの中でも、ＬｉＰＦ６が特に好ましい。また、前記非水溶媒に対する電解質塩の溶解量は、０．５〜２．０ｍｏｌ／Ｌとするのが好ましい。
【００６２】
セパレータとしては、樹脂製の多孔膜を用いることが好ましい。例えば、ポリオレフィン製の多孔膜を用いることが好ましい。ポリオレフィンとしては特に、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などが好ましい。また、ポリプロピレン（ＰＰ）とポリエチレン（ＰＥ）の３層構造（ＰＰ/ＰＥ/ＰＰ、あるいはＰＥ/ＰＰ/ＰＥ）を有するセパレータを用いることもできる。
【００６３】
正極活物質合材層の充填密度は、１．５ｇ／ｃｍ３〜４．０ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、２．０ｇ／ｃｍ３〜３．０ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。負極活物質合材層の充填密度は、０．５ｇ／ｃｍ３〜２．５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．８ｇ／ｃｍ３〜１．８ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。
【００６４】
正極活物質合材層表面、負極活物質合材層表面、及びセパレータの表面の少なくとも一つに、セラミック粒子とバインダーからなる多孔質の保護層を設けてもよい。
【００６５】
電極体は巻回電極体に限定されない。複数の正極板と複数の負極板を含む積層型電極体であってもよい。但し、巻回された正極芯体露出部と、巻回された負極芯体露出部を有する巻回電極体であると、より出力特性に優れた非水電解質二次電池となる。
【符号の説明】
【００６６】
２０・・・非水電解質二次電池
８０・・・電池ケース
１・・・角形外装体
１ａ・・・底部
１ｂ・・・第１側壁
１ｃ・・・第２側壁
２・・・封口板
３・・・巻回電極体
３ａ・・・発電部
３ｂ・・・平坦部
３ｃ・・・第１湾曲部
３ｄ・・・第２湾曲部
２５・・・第１境界部
２６・・・第２境界部
４０・・・正極板
４０ａ・・・正極芯体
４０ｂ・・・正極活物質合材層
４・・・正極芯体露出部
５０・・・負極板
５０ａ・・・負極芯体
５０ｂ・・・負極活物質合材層
５・・・負極芯体露出部
６・・・正極集電体
６ａ・・・接続部
６ｂ・・・リード部
６ｃ・・・ベース部
７・・・正極端子
８・・・負極集電体
８ａ・・・接続部
８ｂ・・・リード部
８ｃ・・・ベース部
９・・・負極端子
１０・・・外部側絶縁部材
１１・・・内部側絶縁部材
１２・・・外部側絶縁部材
１３・・・内部側絶縁部材
１４・・・樹脂シート
１５・・・ガス排出弁
１６・・・封止栓
１００・・・組電池
１０１・・・エンドプレート
１０２・・・バインドバー
１０３・・・ボルト
１０４・・・バスバー
６０・・・スペーサ
１６０・・・第１押圧治具
１６１・・・第２押圧治具
１７０・・・ベースプレート
１７１・・・中間プレート
１７２・・・ロードセル
１７３・・・ボルト
１７４・・・ナット
【図１】
2019160587.tif 000005
【図２】
2019160587.tif 000006
【図３】
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【図４】
2019160587.tif 000008
【図５】
2019160587.tif 000009
【図６】
2019160587.tif 000010
【図７】
2019160587.tif 000011
【図８】
2019160587.tif 000012