(57)【要約】【課題】  生産性の良好な角形の非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】  有底角筒形の外装缶と、前記外装缶の開口部を封口する蓋板とで形成された空間内に、正極と負極とをセパレータを介して重ねて渦巻状に巻回し、横断面を扁平状にした巻回電極体と、非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池であって、前記外装缶の側面部は、互いに対向し、側面視で他の面よりも幅の広い２枚の幅広面を有しており、前記側面部の内面には複数の突起が設けられ、かつ開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域には、前記複数の突起の少なくとも一部が設けられた箇所が存在しており、前記外装缶の側面部の内面の総面積をＡ（ｍｍ２）、前記複数の突起の総面積をＢ（ｍｍ２）としたとき、これらの比Ｂ／Ａが０．００３〜０．０５であることを特徴とする非水電解質二次電池によって、前記課題を解決する。【選択図】  図４
2015035292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底角筒形の外装缶と、前記外装缶の開口部を封口する蓋板とで形成された空間内に、正極と負極とをセパレータを介して重ねて渦巻状に巻回し、横断面を扁平状にした巻回電極体と、非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池であって、
前記外装缶の側面部は、互いに対向し、側面視で他の面よりも幅の広い２枚の幅広面を有しており、
前記側面部の内面には複数の突起が設けられ、かつ開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域には、前記複数の突起の少なくとも一部が設けられた箇所が存在しており、
前記外装缶の側面部の内面の総面積をＡ（ｍｍ２）、前記複数の突起の総面積をＢ（ｍｍ２）としたとき、これらの比Ｂ／Ａが０．００３〜０．０５であることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
個々の前記突起は、平面視で島状または線状である請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
個々の前記突起は、平面視で３ｍｍ２以下の面積を有する島状である請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
個々の前記突起の高さが、０．１〜１ｍｍ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】
前記複数の突起が、前記外装缶の側面部における前記幅広面の少なくとも一方の内面に設けられている請求項１〜４のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】
前記複数の突起が、前記外装缶の側面部における前記２枚の幅広面の内面に設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
【請求項７】
前記巻回電極体の底面と、側面のうち、少なくとも、より幅の広い２枚の面の底面側の端部から上方に５ｍｍまでの領域とが、絶縁テープで覆われている請求項１〜６のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
【請求項８】
前記巻回電極体の上面が、前記外装缶の開口端から下方に５ｍｍの箇所よりも下方に位置している請求項１〜７のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
【請求項９】
前記外装缶は、横断面の面積が開口端部よりも狭い領域を有しており、かつ前記横断面の面積が開口端部よりも狭い領域の内面に、前記複数の突起が設けられている請求項１〜８のいずれかに記載の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、生産性が良好な角形の非水電解質二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話、スマートフォン、携帯ゲーム機やノート型パーソナルコンピューターなどの携帯電子機器の電源として広く用いられている。
【０００３】
非水電解質二次電池では、例えば、有底筒形の外装缶と蓋体とで構成された電池ケース内に、正極と負極とをセパレータを介して重ね、渦巻状に巻回した巻回電極体と、非水電解質とを収容した構造のものが、多く使用されている。
【０００４】
そして、非水電解質二次電池では、各種の特性を高めるべく、外装缶の形状の改良が試みられている。例えば、特許文献１、２には、内部でのガス発生に伴う電池ケースの膨れの問題の回避を目的として、外装缶の特定箇所に、特定形状の凹部を付したり加工溝を形成したりすることが提案されている。
【０００５】
また、非水電解質二次電池ではないが、円筒形のアルカリ電池においても、発電要素と外装缶内面との接触圧を高めるなどして電池内部抵抗を低減したり、外部衝撃が加わった際の発電要素の位置ずれを防止したりすることを目的として、外装缶の内面に複数の凸条膨出部を形成することが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４５９７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０４１３号公報
【特許文献３】特開２００３−２４２９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、非水電解質二次電池では、例えば適用機器の小型化が進んでいることなどから、角形の電池ケースを使用し、そこに収容できるように横断面が扁平状となるように成形した巻回電極体が使用されることが多いが、携帯電子機器などの適用機器の高性能化に伴って高容量化の要請があることから、これに対応するために電池ケース内に導入する活物質量を増やすと、電池ケース内部における巻回電極体の占有体積が非常に大きくなってしまう。
【０００８】
この場合、電池ケースを構成する外装缶のサイズと、そこに収容される扁平状の巻回電極体のサイズとの差が非常に小さくなるため、非水電解質二次電池の製造時において、扁平状の巻回電極体を外装缶に収容する作業の難度が増大してしまい、巻回電極体が破損して製品として出荷できない非水電解質二次電池の個数が増えるなど、生産性が低下してしまう虞がある。
【０００９】
こうしたことから、角形の外装缶と扁平状の巻回電極体とを有する非水電解質二次電池においては、その製造時における外装缶への巻回電極体の挿入を容易にして、電池の生産性を高める技術の開発要請もある。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性の良好な角形の非水電解質二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成し得た本発明の非水電解質二次電池は、有底角筒形の外装缶と、前記外装缶の開口部を封口する蓋板とで形成された空間内に、正極と負極とをセパレータを介して重ねて渦巻状に巻回し、横断面を扁平状にした巻回電極体と、非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池であって、前記巻回電極体の底面と、側面のうち、少なくとも、より幅の広い２枚の面の底面側の端部から５ｍｍまでの領域とは、絶縁テープで覆われており、前記外装缶の側面部は、互いに対向し、側面視で他の面よりも幅の広い２枚の幅広面を有しており、前記側面部の内面には複数の突起が設けられ、かつ開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域には、前記複数の突起の少なくとも一部が設けられた箇所が存在しており、前記外装缶の側面部の内面の総面積をＡ（ｍｍ２）、前記複数の突起の総面積をＢ（ｍｍ２）としたとき、これらの比Ｂ／Ａが０．００３〜０．０５であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生産性の良好な角形の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】
【００１３】
【図１】本発明の非水電解質二次電池の一例を模式的に表す斜視図である。
【図２】本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の一例を模式的に表す斜視図である。
【図３】本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の一例を模式的に表す要部断面図である。
【図４】本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の他の例を模式的に表す斜視図である。
【図５】本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の他の例を模式的に表す斜視図である。
【図６】本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の他の例を模式的に表す斜視図である。
【図７】本発明の非水電解質二次電池の一例を模式的に表す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、本発明の非水電解質二次電池の一例を模式的に表す斜視図を示す。図１に示す非水電解質二次電池１は、角形の電池ケース１０を有しており、電池ケース１０は中空で、正極と負極とをセパレータを介して重ねて渦巻状に巻回し、横断面を扁平状にした巻回電極体（以下、「扁平状巻回電極体」という場合がある）や、非水電解質などを内部に収容している。
【００１５】
電池ケース１０は、外装缶１１と蓋体２０とで構成され、外装缶１１は有底角筒形の形態を有しており、その開口端部に蓋体２０が被せられて、溶接によって蓋体２０と一体化している。外装缶１１および蓋体２０は、例えばアルミニウム合金などにより構成される。
【００１６】
蓋体２０からは、ステンレス鋼などで構成された端子２１が突出しており、端子２１と蓋体２０との間には、ポリプロピレンなどで構成された絶縁パッキング２２が介在している。端子２１は電池ケース１０内で、例えば負極と接続しており、その場合、端子２１が負極端子として機能し、外装缶１１および蓋体２０が正極端子として機能する。ただし、電池ケース１０の材質などによっては、端子２１が電池ケース１０内で正極と接続して正極端子として機能し、外装缶１１および蓋体２０が負極端子として機能する場合もある。また、蓋体２０には、電解液（非水電解質）注入口が設けられており、電池ケース１０内に非水電解質を注入した後に、封止部材２３を用いて封止されている。
【００１７】
更に、蓋体２０には、電池の温度が上昇した際に内部のガスを外部に排出する機構として、開裂ベント２４が設けられている。また、本発明の非水電解質二次電池においては、開裂ベントは蓋体に形成せずに、外装缶の側面に形成してもよい。
【００１８】
図２に、本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の一例を模式的に表す斜視図を示す。外装缶１１は、その側面部に、互いに対向し、側面視で他の面（図中の面１１２、１１２）よりも幅の広い２枚の幅広面１１１、１１１を有している。そして、外装缶１１の側面部（図中奥側の幅広面１１１）には、その内面に複数の突起（電池内面側に突出する突起）１２０が設けられている。
【００１９】
前記の通り、角形の非水電解質二次電池において、高容量化を図る目的で電池内に導入する活物質の量を多くしようとすると、扁平状巻回電極体の体積が大きくなる一方で、電池の小型化の要請から、電池ケース、すなわち外装缶のサイズは大きくし難い。そのため、外装缶のサイズと扁平状巻回電極体のサイズとの差が非常に小さくなって、非水電解質二次電池の製造時において、扁平状巻回電極体を外装缶内に挿入し難くなり、扁平状巻回電極体（特に、その外周部を構成するセパレータ）が破損してしまうなどの問題が発生して、非水電解質二次電池の生産性が損なわれる虞がある。
【００２０】
扁平状巻回電極体を外装缶に挿入する際の破損は、主に、扁平状巻回電極体の外周部が、外装缶の開口端のエッジに擦れることで生じるが、通常は、扁平状巻回電極体の外周部をセパレータが構成しているため、この外周部に存在するセパレータが破損することが多い。外装缶への挿入時に、このような扁平状巻回電極体の外周部に破損が生じるものでは、外装缶の開口端のエッジと扁平状巻回電極体との摩擦によって挿入負荷が大きい。
【００２１】
そこで、本発明では、非水電解質二次電池に係る外装缶の側面部内面のうち、少なくとも、開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域に、複数の突起の少なくとも一部を設けることとした。この複数の突起を設けた箇所を扁平状巻回電極体が通過する際に、これらの突起が扁平状巻回電極体に押されることで、外装缶の開口部が広がるため、外装缶の開口端のエッジと扁平状巻回電極体との距離が大きくなり、これら同士の擦れによる挿入負荷を下げ、扁平状巻回電極体の外周部の破損を抑制して、非水電解質二次電池の生産性を高めることができる。
【００２２】
図３に、本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の一例を模式的に表す要部断面図を示す。図３に示す外装缶１１では、開口端１１ａから下方に長さａの位置から、開口端１１ａから下方に長さｂの位置までの領域に、複数の突起１２０が設けられている。ここで、長さａは１ｍｍであり、長さｂは５ｍｍである。
【００２３】
なお、外装缶の開口端から下方に５ｍｍまでの領域に複数の突起が存在しておらず、５ｍｍを超えた位置に初めて突起が存在している場合には、扁平状巻回電極体の挿入時に、これらの突起が外装缶の開口部を押し広げる量が小さくなるため、外装缶と扁平状巻回電極体との距離をあまり大きくできず、生産性を高める効果が十分に確保できない。
【００２４】
また、外装缶の開口端から下方に１ｍｍまでの領域は蓋体が配されて溶接されることから、電池ケースの密閉性を損なわないようにするために、複数の突起は、開口端から下方に１ｍｍの箇所から下の領域に設ける。
【００２５】
外装缶の開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域の全面に複数の突起を設ける必要はなく、外装缶内への挿入時に扁平状巻回電極体にかかる負荷を低減することが可能であれば、かかる領域の一部にのみ、複数の突起が設けられていればよい。
【００２６】
本発明の非水電解質二次電池では、外装缶の側面部の内面の総面積をＡ（ｍｍ２）とし、複数の突起の総面積（突起部分の平面視での合計面積）をＢ（ｍｍ２）としたとき、これらの比Ｂ／Ａが、０．００３以上、好ましくは０．０１以上である。Ｂ／Ａ比が前記の値となるように複数の突起を設けることで、扁平状巻回電極体の外装缶内への挿入を容易にして、非水電解質二次電池の生産性を向上させることができる。
【００２７】
ただし、外装缶内における突起の形成箇所が大きくなりすぎると、電池内容積に対する扁平状巻回電極体の占有体積割合が非常に大きくなって、電池内の非水電解質の量を少なくせざるを得ず、その結果、充放電サイクル特性をはじめとする電池特性が低下する虞がある。よって、本発明の非水電解質二次電池では、Ｂ／Ａ比を、０．０５以下、好ましくは０．０３以下として、優れた電池特性を維持できるようにしている。
【００２８】
ただし、扁平状巻回電極体の外装缶内へ、より容易に挿入できるようにする観点からは、複数の突起は、外装缶の側面部における幅広面の少なくとも一方の内面に設けることが好ましく、２枚の幅広面の両方の内面に設けることがより好ましい。すなわち、外装缶の側面部における幅広面の少なくとも一方の内面の、開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域に、複数の突起の少なくとも一部を設けることが好ましく、２枚の幅広面の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域に、複数の突起の少なくとも一部を設けることがより好ましい。
【００２９】
図４に、本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の他の例を模式的に表す斜視図を示す。図４に示す外装缶１１は、２枚の幅広面１１１、１１１の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域に、複数の突起１２０を設けた例である。なお、複数の突起１２０は電池内面側に突出しているため、図中前面側の幅広面１１１では突起の形成箇所に相当する箇所が凹み部となる。
【００３０】
また、複数の突起を設ける領域は、Ｂ／Ａ比が前記の値を満たしていれば、連続した１領域であってもよく、２領域以上に分かれていてもよい。
【００３１】
図５に、本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の他の例を模式的に表す斜視図を示す。図５に示す外装缶１１は、２枚の幅広面１１１、１１１の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域と共に、外装缶１１の高さ方向の中央部近傍の領域に、複数の突起１２０を設けた例である。図中前面側の幅広面１１１において、突起の形成箇所に相当する箇所が凹み部となることは、図４と同様である。
【００３２】
角筒形の外装缶を使用する電池では、例えば、使用途中の膨れに対応するために外装缶の高さ方向の中央付近を絞るなどして、開口端部よりも横断面の面積が狭い領域を設けることがあるが、このような領域では、扁平状巻回電極体の挿入時の負荷が大きくなる虞がある。よって、開口端部よりも横断面の面積が狭い領域を外装缶が有している場合には、かかる領域の内面にも複数の突起を設けることが好ましく、これにより、非水電解質二次電池の生産性をより高めることが可能となる。
【００３３】
図６に、本発明の非水電解質二次電池に係る外装缶の他の例を模式的に表す斜視図を示す。図６に示す外装缶１１は、図中奥側の幅広面１１の内面に、線状の複数の突起１２０を設けた例である。
【００３４】
外装缶の内面に設ける複数の突起は、図２から図５に示すように平面視で島状であってもよく、図６に示すように平面視で線状であってもよい。更に、複数の突起が平面視で線状である場合には、図６に示すように直線状であってもよく、また、曲線状であってもよい。
【００３５】
また、複数の突起が平面視で島状の場合には、その平面視形状については特に制限はなく、図２〜図５に示すように円形であってもよく、多角形（三角形、四角形、五角形、六角形など）であってもよい。ただし、扁平状巻回電極体を外装缶に挿入する際に、扁平状巻回電極体の傷つきをより良好に抑制する観点から、平面視で島状の場合、平面視で線状の場合のいずれにおいても、突起は角を持たない曲面状であることがより好ましい。
【００３６】
複数の突起が島状の場合、個々の突起の平面視での面積は、電池の生産性向上の観点からは、さほど小さくしなくてもよいが、外装缶内の空隙の量をできるだけ大きくして、非水電解液の量を多く維持する効果をより良好に確保する観点からは、３ｍｍ２以下であることが好ましく、１ｍｍ２以下であることがより好ましい。なお、複数の突起が島状の場合の、個々の突起の平面視での面積の下限値については、特に制限はなく、外装缶に突起が形成可能な程度の大きさであればよいが、通常は、０．８ｍｍ２程度である。
【００３７】
また、突起が低すぎると、扁平状巻回電極体の外装缶への挿入時に、外装缶の開口部を押し広げて扁平状巻回電極体と外装缶のエッジとの距離を大きくして挿入負荷を下げる作用が小さくなる虞があることから、個々の突起の高さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましい。ただし、突起が高すぎると、扁平状巻回電極体を大きくし難くなり、容量低下を引き起こす虞があることから、個々の突起の高さは、１．５ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３８】
また、複数の突起を設ける領域では、Ｂ／Ａ比が前記の値を満たしていれば、当該領域内において、複数の突起が規則的に配列していてもよく、不規則に配列していてもよいし、個々の突起の形状やサイズが一定であってもよく、突起毎にサイズや形状が異なっていてもよい。また、複数の突起を設ける領域が２以上に分かれている場合には、Ｂ／Ａ比が前記の値を満たしていれば、全ての領域で、突起の配列や、個々の突起サイズおよび形状が同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００３９】
側面部の内面に複数の突起を有する外装缶は、例えば、エンボス加工などによって複数の突起を形成した金属板を使用し、これを折り曲げ加工するなどして所望の形状とすることで側面部を形成し、これに底面部となる金属板を所定位置に溶接するなどして製造することができる。
【００４０】
本発明の非水電解質二次電池に係る正極には、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダを含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用される。
【００４１】
正極活物質には、従来から知られている非水電解質二次電池用の正極活物質として使用されているもの、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が使用される。このような正極活物質の具体例としては、例えば、Ｌｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇなど）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ２Ｏ４やその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＰＯ４（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅなど）で表されるオリビン型化合物などが挙げられる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３、０．０１≦ｙ≦０．２）などの他、少なくともＣｏ、ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２、ＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２など）などを例示することができる。
【００４２】
正極合剤層に係る導電助剤としては、例えば、天然黒鉛（鱗片状黒鉛など）、人造黒鉛などの黒鉛（黒鉛質炭素材料）；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック；炭素繊維；などの炭素材料などが挙げられる。また、正極合剤層に係るバインダには、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。
【００４３】
正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し（ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい）、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施す工程を経て製造される。ただし、正極は、前記の製造方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。
【００４４】
また、正極には、必要に応じて、非水電解質二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。
【００４５】
正極合剤層の厚みは、例えば、集電体の片面あたり１０〜１００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層の組成としては、例えば、正極活物質の量が６０〜９５質量％であることが好ましく、バインダの量が１〜１５質量％であることが好ましく、導電助剤の量が３〜２０質量％であることが好ましい。
【００４６】
正極の集電体は、従来から知られている非水電解質二次電池の正極に使用されているものと同様のものが使用でき、例えば、厚みが１０〜３０μｍのアルミニウム箔が好ましい。
【００４７】
本発明の非水電解質二次電池に係る負極には、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤などを含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用される。
【００４８】
負極活物質には、例えば、天然黒鉛（鱗片状黒鉛）、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛材料；ピッチをか焼して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料；フルフリルアルコール樹脂（ＰＦＡ）やポリパラフェニレン（ＰＰＰ）およびフェノール樹脂を低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料；などの炭素材料が挙げられる。また、炭素材料の他に、リチウムやリチウム含有化合物も負極活物質として用いることができる。リチウム含有化合物としては、Ｌｉ−Ａｌなどのリチウム合金や、Ｓｉ、Ｓｎなどのリチウムとの合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。更にＳｎ酸化物やＳｉ酸化物などの酸化物系材料も用いることができる。
【００４９】
負極合剤層に係るバインダおよび導電助剤には、正極合剤層に係るバインダおよび導電助剤として先に例示したものと同じものを用いることができる。
【００５０】
負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤などを、ＮＭＰや水などの溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物を調製し（ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい）、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施す工程を経て製造される。ただし、負極は、前記の製造方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。
【００５１】
また、負極には、必要に応じて、非水電解質二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。
【００５２】
負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり、集電体の片面あたり１０〜１００μｍであることが好ましい。また、負極合剤層の組成としては、例えば、負極活物質の量が８０〜９５質量％であることが好ましく、バインダの量が１〜２０質量％であることが好ましく、導電助剤を使用する場合には、その量が１〜１０質量％であることが好ましい。
【００５３】
負極の集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は３０μｍであることが好ましく、下限は５μｍであることが望ましい。
【００５４】
本発明の非水電解質二次電池に係るセパレータは、８０℃以上（より好ましくは１００℃以上）１７０℃以下（より好ましくは１５０℃以下）において、その孔が閉塞する性質（すなわちシャットダウン機能）を有していることが好ましく、通常の非水二次電池などで使用されているセパレータ、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン製の微多孔膜を用いることができる。セパレータを構成する微多孔膜は、例えば、ＰＥのみを使用したものやＰＰのみを使用したものであってもよく、また、ＰＥ製の微多孔膜とＰＰ製の微多孔膜との積層体であってもよい。セパレータの厚みは、例えば、１０〜３０μｍであることが好ましい。
【００５５】
前記の通り、前記の正極と前記の負極とは、前記のセパレータを介して重ねて渦巻状に巻回し、横断面が扁平となるように成形した扁平状巻回電極体の形で、本発明の非水電解質二次電池に使用される。
【００５６】
図７に、本発明の非水電解質二次電池の一例を模式的に表す部分縦断面図を示す。図７に示す非水電解質二次電池１において、正極３１と負極３２はセパレータ３３を介して重ねて渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧した扁平状巻回電極体３０として、角筒形の外装缶１１に非水電解質と共に収容されている。ただし、図７では、煩雑化を避けるため、正極３１や負極３２の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や非水電解質などは図示していない。更に扁平状巻回電極体の内周側の部分および底面側の部分は断面にしていない。
【００５７】
外装缶１１は蓋体２０と共に電池ケース１０を構成しており、この外装缶１１は正極端子を兼ねている。そして、正極３１、負極３２およびセパレータ３３からなる扁平状巻回電極体３０からは、正極３１および負極３２のそれぞれ一端に接続された正極リード体５１と負極リード体５２が引き出されている。また、外装缶１１の開口部を封口するアルミニウム合金製の蓋体（封口用蓋板）２０にはＰＰ製の絶縁パッキング２２を介してステンレス鋼製の端子２１が取り付けられ、この端子２１には絶縁体２６を介してステンレス鋼製のリード板２５が取り付けられている。
【００５８】
そして、この蓋体２０は外装缶１１の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶１１の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図７に示す電池では、蓋体２０に電解液（非水電解質）注入口が設けられており、この電解液注入口には、封止部材２３が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている。更に、蓋体２０には、電池の温度が上昇した際に内部のガスを外部に排出する機構として、開裂ベント２４が設けられている。
【００５９】
この実施例１の電池では、正極リード体５１を蓋体２０に直接溶接することによって外装缶１１と蓋体２０とが正極端子として機能し、負極リード体５２をリード板２５に溶接し、そのリード板２５を介して負極リード体５２と端子２１とを導通させることによって端子２１が負極端子として機能するようになっているが、前記の通り、外装缶１１や蓋体２０の材質によっては、その正負が逆になる場合もある。
【００６０】
また、本発明の非水電解質二次電池に係る扁平状巻回電極体は、図７に示すように、その底面と、側面のうちの少なくともより幅の広い２枚の面の底面側の端部から上方に５ｍｍまでの領域とは、ポリプロピレンテープなどの絶縁テープ４０で覆われていることが好ましい。この絶縁テープ４０で覆われた領域では、外装缶１１の開口部のエッジと擦れても扁平状巻回電極体３０の外周部に破損は生じない。よって、外装缶１１の側面部内面のうち、少なくとも開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までの領域に複数の突起が形成されていることから、扁平状巻回電極体３０のうち、その外周部が絶縁テープ４０で覆われていずに露出している部分が、外装缶１１のエッジに擦れる前に、前記複数の突起によって外装缶１１と扁平状巻回電極体３０との距離を大きくできるため、外装缶１１への挿入時の扁平状巻回電極体３０の破損を、より良好に抑制することが可能となる。
【００６１】
更に、本発明の非水電解質二次電池に係る扁平状巻回電極体は、その上面（リード体以外の上面）が、外装缶の開口端部側に設けられた複数の突起の形成箇所よりも下方に位置していることが好ましい。すなわち、本発明の非水電解質二次電池においては、外装缶の内面の、開口端から下方に１ｍｍの位置から５ｍｍの位置までに複数の突起の一部を設けるため、扁平状巻回電極体の上面が、外装缶の開口端から下方に５ｍｍの箇所よりも下方に位置していることが好ましい。扁平状巻回電極体を外装缶に収容した状態で、扁平状巻回電極体の外面が突起と触れている場合には、その触れている部分で外装缶が押し広げられてしまうが、図７に示しているように、扁平状巻回電極体３０の上面が、複数の突起１２０の形成部分よりも下方に位置するようにすることで、これを防止することができる。
【００６２】
本発明の非水電解質二次電池に係る非水電解質には、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液（非水電解液）を用いることができる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してＬｉ＋イオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こしにくいものであれば特に制限はない。例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６などの無機リチウム塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、Ｌｉ２Ｃ２Ｆ４（ＳＯ３）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ３（ｎ≧２）、ＬｉＮ（ＲｆＯＳＯ２）２〔ここでＲｆはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩などを用いることができる。
【００６３】
非水電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。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などの環状カーボネート；ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート；プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル；γ−ブチロラクトンなどの環状エステル；ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、１，３−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル；ジオキサン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル；アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類；エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類；などが挙げられ、これらは２種以上混合して用いることもできる。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。また、これらの非水電解液に充放電サイクル特性の改善、高温貯蔵性や過充電防止などの安全性を向上させる目的で、無水酸、スルホン酸エステル、ジニトリル、ビニレンカーボネート類、１，３−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、ｔ−ブチルベンゼンなどの添加剤（これらの誘導体も含む）を適宜加えることもできる。
【００６４】
このリチウム塩の非水電解液中の濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／ｌとすることが好ましく、０．９〜１．２５ｍｏｌ／ｌとすることがより好ましい。
【００６５】
また、前記の非水電解液に公知のポリマーなどのゲル化剤を添加してゲル状としたもの（ゲル状電解質）を、本発明の非水電解質二次電池に使用してもよい。
【００６６】
本発明の非水電解質二次電池では、外装缶の特定箇所に設ける前記複数の突起の作用によって、外装缶の厚み方向の内寸と扁平状巻回電極体の厚みとの差が、０．２ｍｍ以下であっても、その生産性を良好にすることができる。ただし、外装缶の厚み方向の内寸と扁平状巻回電極体の厚みとの差があまりに小さすぎると、前記複数の突起による生産性向上効果が小さくなる虞があることから、これらの差は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００６７】
本発明の非水電解質二次電池は、従来から知られている非水電解質二次電池が適用されている各種用途と同じ用途に用いることができる。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。
【００６９】
実施例１
＜正極の作製＞
正極活物質であるＬｉＣｏＯ２：１００質量部と、バインダであるＰＶＤＦを１０質量％の濃度で含むＮＭＰ溶液：２０質量部と、導電助剤である人造黒鉛：１質量部およびケッチェンブラック：１質量部とを、プラネタリーミキサーを用いて混練し、更にＮＭＰを加えて粘度を調節して、正極合剤含有スラリーを調製した。
【００７０】
前記の正極合剤含有スラリーを、厚みが１５μｍのアルミニウム箔（正極集電体）の両面に塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を行って、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した。その後、カレンダー処理を行って、正極合剤層の厚みおよび密度を調節し、アルミニウム箔の露出部にニッケル製のリード体を溶接して、長さ３７５ｍｍ、幅４３ｍｍの帯状の正極を作製した。得られた正極における正極合剤層は、片面あたりの厚みが５５μｍであった。
【００７１】
＜負極の作製＞
負極活物質である数平均粒子径が１０μｍの天然黒鉛：９７．５質量部と、バインダであるＳＢＲ：１．５質量部と、増粘剤であるＣＭＣ：１質量部とに、水を加えて混合し、負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを厚みが８μｍの銅箔の両面に塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を行って、銅箔の両面に負極合剤層を形成した。その後、カレンダー処理を行って、負極合剤層の厚みおよび密度を調節し、銅箔の露出部にニッケル製のリード体を溶接して、長さ３８０ｍｍ、幅４４ｍｍの帯状の負極を作製した。得られた負極における負極合剤層は、片面あたりの厚みが６５μｍであった。
【００７２】
＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートとの容積比２：３：１の混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させて、非水電解液を調製した。
【００７３】
＜電池の組み立て＞
前記帯状の正極と前記帯状の負極とを、厚みが１６μｍの微孔性ポリエチレンセパレータ（空孔率：４１％）を介して重ね、渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状巻回電極体とし、この巻回電極体の底面と、側面のうちのより幅の広い２枚の面の底面側の端部から上方に５ｍｍの位置までをＰＰ製の絶縁テープで覆った。この扁平状巻回電極体は、外周部にセパレータが位置しており、幅が３２．５ｍｍ、厚みが３．４ｍｍで、高さ（リード体を除く部分の高さ）が４４．０ｍｍであった。
【００７４】
外寸が厚み４．０ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ５０ｍｍで、厚み方向の内寸が３．６ｍｍで、高さ方向の内寸が４９．５ｍｍのアルミニウム合金製の角筒形の外装缶に前記巻回電極体を挿入し、リード体の溶接を行うと共に、アルミニウム合金製の蓋板を電池ケースの開口端部に溶接した。その後、蓋板に設けた電解液注入口から前記非水電解液を注入し、１時間静置した後注入口を封止して、図７に示す構造の角形の非水電解質二次電池を作製した。なお、前記外装缶には、図４に示すように、２枚の幅広面の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍから５ｍｍまでの領域に複数の突起を設けたものを使用した。前記外装缶において、前記Ｂ／Ａ比は０．０２であり、個々の突起は、平面視での面積が１ｍｍ２で、高さが０．５ｍｍであった。
【００７５】
実施例２
２枚の幅広面の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍから２ｍｍまでの領域に複数の突起を設けた外装缶を使用した以外は、実施例１と同様にして角形の非水電解質二次電池を作製した。なお、前記外装缶において、前記Ｂ／Ａ比は０．００３であり、個々の突起は、平面視での面積が１ｍｍ２で、高さが０．５ｍｍであった。
【００７６】
実施例３
２枚の幅広面の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍから１３ｍｍまでの領域に複数の突起を設けた外装缶を使用した以外は、実施例１と同様にして角形の非水電解質二次電池を作製した。なお、前記外装缶において、前記Ｂ／Ａ比は０．０５であり、個々の突起は、平面視での面積が１ｍｍ２で、高さが０．５ｍｍであった。
【００７７】
比較例１
内面に複数の突起を形成していない外装缶を使用した以外は、実施例１と同様にして角形の非水電解質二次電池を作製した。
【００７８】
比較例２
２枚の幅広面の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍから２０ｍｍまでの領域に複数の突起を設けた外装缶を使用した以外は、実施例１と同様にして角形の非水電解質二次電池を作製した。なお、前記外装缶において、前記Ｂ／Ａ比は０．０８であり、個々の突起は、平面視での面積が１ｍｍ２で、高さが０．５ｍｍであった。
【００７９】
比較例３
２枚の幅広面の両方の内面の、開口端から下方に１ｍｍから２ｍｍまでの領域に複数の突起を設けた外装缶を使用した以外は、実施例１と同様にして角形の非水電解質二次電池を作製した。なお、前記外装缶において、前記Ｂ／Ａ比は０．００２であり、個々の突起は、平面視での面積が１ｍｍ２で、高さが０．５ｍｍであった。
【００８０】
実施例および比較例の非水電解質二次電池について、下記の方法で、扁平状巻回電極体の外装缶内への挿入性と、充放電サイクル特性とを評価した。
【００８１】
＜扁平状巻回電極体の外装缶内への挿入性＞
実施例および比較例の非水電解質二次電池を、前記の手順でそれぞれ１００個作製し、扁平状巻回電極体の外装缶内に挿入したときの挿入性を評価した。具体的には、外装缶内に挿入した扁平状巻回電極体を取り出して、外周部のセパレータに亀裂が生じたものの個数（不良個数）を調べた。
【００８２】
＜充放電サイクル特性＞
実施例および比較例の各非水電解質二次電池について、０．２Ｃの電流値で４．２Ｖまで定電流充電し、続いて４．２Ｖの電圧で電流値が０．０５Ｃになるまで定電圧充電し、その後に３．０Ｖの電流値で放電する一連の操作を１サイクルとして、これを５００サイクル繰り返した。そして、５００サイクル目の放電容量を１サイクル目の放電容量で除した値を百分率で表して、容量維持率を求めた。この容量維持率が高いほど、非水電解質二次電池の充放電サイクル特性が優れているといえる。
【００８３】
実施例および比較例の各非水電解質二次電池に使用した外装缶に係る複数の突起の構成およびＢ／Ａ比、並びに前記の各評価結果を表１に示す。なお、扁平状巻回電極体の外装缶内への挿入性に関しては、表１では単に「挿入性」と記載している。
【００８４】
【表１】
2015035292.tif 000003
【００８５】
表１に示す通り、適正な箇所に適正なＢ／Ａ比で複数の突起を設けた外装缶を使用した実施例１〜３の非水電解質二次電池は、扁平状巻回電極体の外装缶内への挿入性が良好で優れた生産性を有しており、また、充放電サイクル特性評価時の容量維持率が高く充放電サイクル特性も良好であった。
【００８６】
これに対し、複数の突起を設けていない外装缶を使用した比較例１の電池、およびＢ／Ａ比が低すぎる外装缶を使用した比較例３の電池は、扁平状巻回電極体の外装缶内への挿入時にセパレータに亀裂の生じたものがあり、生産性が劣っていた。また、Ｂ／Ａ比が高すぎる外装缶を使用した比較例２の電池は、充放電サイクル特性評価時の容量維持率が低く、充放電サイクル特性が劣っていた。
【符号の説明】
【００８７】
１    非水電解質二次電池
１０    電池ケース
１１    外装缶
２０    蓋体
３０    扁平状巻回電極体
３１    正極
３２    負極
３３    セパレータ
１１１    外装缶の幅広面
１２０    突起
【図１】
2015035292.tif 000004
【図２】
2015035292.tif 000005
【図３】
2015035292.tif 000006
【図４】
2015035292.tif 000007
【図５】
2015035292.tif 000008
【図６】
2015035292.tif 000009
【図７】
2015035292.tif 000010