(57)【要約】【課題】高出力化を図ることができ、電極群の露出部の強度を補強することができ、さらには、内部短絡が発生する確率を抑えることができる。【解決手段】非水電解質二次電池では、露出部は電極の幅方向における一端に設けられている。電池の縦断面において隣り合う露出部の間には、露出部の強度を補強するための補強部材が設けられている。【選択図】図１
2008021644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを介して捲回もしくは積層された電極群と、前記セパレータに保持された非水電解質と、前記電極群に接合された集電板とを備え、
前記正極および前記負極の一方の電極の幅方向の一端には、集電体が合剤層から露出している露出部が存在しており、
前記電極群では、前記露出部は前記セパレータの端面および他方の電極の端面よりも前記電極の幅方向に突出しており、前記露出部の端面には、前記集電板が接合されており、
隣り合う前記露出部の間には、前記露出部の強度を補強するための補強部材が設けられている、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、
前記補強部材は、前記一方の電極の前記合剤層の端面、前記セパレータの前記端面および前記他方の電極の前記端面を覆っている、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、
前記補強部材のうち前記他方の電極の前記端面を覆っている部分の厚みは、前記補強部材のうち前記一方の電極の前記合剤層の前記端面を覆っている部分の厚みよりも薄い、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、
前記一方の電極の前記合剤層の前記端面は、前記補強部材で覆われており、
前記セパレータの前記端面および前記他方の電極の前記端面は、前記補強部材から露出している、非水電解質二次電池。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つに記載の非水電解質二次電池において、
前記補強部材は、多孔質である、非水電解質二次電池。
【請求項６】
請求項５に記載の非水電解質二次電池において、
前記補強部材は、結着剤である、非水電解質二次電池。
【請求項７】
請求項１から４の何れか１つに記載の非水電解質二次電池において、
前記非水電解質は、非水溶媒と、溶質とを含んでおり、
前記補強部材は、前記非水溶媒が固化されたものを含んでいる、非水電解質二次電池。
【請求項８】
請求項７に記載の非水電解質二次電池において、
前記補強部材は、エチレンカーボネートからなる、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、タブレス集電構造を有する非水電解質二次電池に関し、具体的には、タブレス集電構造を安定に構成可能な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（具体的には、リチウムイオン二次電池）は、発電要素である電極群と、非水電解質と、集電部品とを備えており、携帯電話またはノート型パソコンなどの電源として用いられている。電極群は正極と負極とがセパレータを介して捲回または積層されており、非水電解質は電極群のセパレータおよび極板の空孔内（例えば合剤層における空孔）に保持されている。
【０００３】
図９を用いて、このような非水電解質二次電池における集電構造を示す。
【０００４】
正極および負極は、図９に示すように、集電体の表面に合剤層１が設けられた部分と、合剤層が設けられることなく集電体が露出している部分（露出部）２とを有している。この露出部２は、正極および負極の長手方向における端部あるいは中央部に存在しており、この露出部２には、集電リード３（多くの場合、正極にはアルミニウム製のリードが用いられ、負極にはニッケル製のリードが用いられる）が接合されている。このような電極を用いて電極群を形成すると、電極の長手方向（図９における横方向）に沿って集電される。
【０００５】
図９に示す電極を用いて非水電解質二次電池を作製する場合には、セパレータを介して正極と負極とを捲回し、例えば正極の集電リードを上に負極の集電リードを下にして電極群をケース内に収容し、負極の集電リードをケースに接合させ正極の集電リードを封口板に接合させる。
【０００６】
ここで、リチウムイオン二次電池では、一般的に正極よりも負極の方が幅広であるため、振動または衝撃に伴う極板のずれによって電極群の端面において短絡が生じる危険がある。そこで、特許文献１では、正極と負極とを積層または捲回した電極群を持つリチウムイオン二次電池において、負極の表面に絶縁性粒子および結着剤からなる多孔質層を形成し、さらに電極群の端面を絶縁体によって保護している。これにより、振動または衝撃に伴う極板のずれを抑制し、短絡を防止することができる。
【０００７】
ところで、図９に示す電極を用いた場合には、集電リードを起点として極板の長手方向に集電されるので、集電抵抗が大きくなり、大きな出力を得ることが難しい場合がある。集電抵抗を低減させる方法として、いわゆる「タブレス構造」が提案されている。タブレス構造では、正極および負極には、集電体の幅方向の一端に露出部が形成されており、集電体のうち露出部以外の部分に合剤層が形成されている。正極の露出部および負極の露出部が互いに反対方向に突出するように正極および負極が配置され、セパレータを介して正極および負極を捲回することにより電極群が形成され、電極群の両端面に集電板が溶接されている。このようなタブレス構造では、図９に示す電極を用いた場合に比べて電極群と集電板との接合ポイントが多くなり、また、図９に示す電極を用いた場合とは異なり極板の幅方向に沿って集電される。よって、タブレス構造では、図９に示す電極を用いる場合に比べて、集電抵抗を大幅に減少させることができる。
【０００８】
しかし、タブレス構造では、集電板を電極群に接合させる際、集電板を電極群の端面に押圧させることなく溶接させてしまうと、集電板と電極群との溶接強度を十分大きくすることができず、溶接不良が生じる虞がある。そこで、特許文献２では、集電板に突出部を形成し、その突出部を電極群の端面に押圧させることにより露出部を折り曲げて露出部の一部に平坦部を形成し、集電板の突出部を露出部の平坦部に接触させながら溶接させている。これにより、集電板と電極群とを接触した状態で溶接させることができる。
【０００９】
また、特許文献３では、電極群の露出部に平坦部を形成する方法が記載されており、具体的には、電極群を捲回軸芯を中心に回転させながら露出部の端面に所定の治具を押し当てるという方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１９０９１２号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４２２２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６２９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、同文献の第１図に示すように電極群の端面では正極および負極の端面が絶縁体で覆われているので、集電リードを介して集電されていると考えられる。上述のように集電リードを介して集電されると電極の長手方向に沿って集電されるため、集電抵抗が大きくなってしまい、非水電解質二次電池の高出力化を図ることが難しい。そのため、特許文献１に開示された非水電解質二次電池を、高出力が要求される電気機器（例えば、電動工具またはハイブリッド自動車）の電源として用いることは難しい，と考えられる。
【００１１】
また、特許文献１では、浸漬方法を用いて絶縁体を形成しているが、同文献の電極群には絶縁体の溶液の流出を堰き止めるための手段が設けられていないので、絶縁体の溶液が固化する前に電極群を動かすと絶縁体の溶液が電極群の端面から流出する虞がある。よって、絶縁体の溶液が固化するまで次の工程に進めないので、非水電解質二次電池の製造時間が長くなってしまう。
【００１２】
さらに、リチウムイオン二次電池の集電体には、厚くても数十μｍ程度の薄い箔を用いている。そのため、特許文献２に記載の技術では、集電板を露出部に押し付ける際に露出部の根元付近が座屈する場合がある。露出部が座屈すると、セパレータが損傷する虞があり、その結果、内部短絡が発生しやすくなってしまう。また、露出部が座屈すると、集電板との溶接部位が合剤層に近づくので溶接時に発生するスパッタが電極群の内部に侵入しやすくなり、その結果、内部短絡が発生しやすくなってしまう。特許文献３に記載の技術を用いて平坦部を形成した場合であっても、内部短絡が発生しやすくなってしまう。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高出力化を図ることができ、内部短絡の発生原因が製造中に発生してしまうことを抑制でき、さらには、電池の製造時間の長期化を防止できる非水電解質二次電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の非水電解質二次電池は、正極と負極とがセパレータを介して捲回もしくは積層された電極群と、セパレータに保持された非水電解質と、電極群に接合された集電板とを備えている。正極および負極の一方の電極の幅方向の一端には、集電体が合剤層から露出している露出部が存在している。電極群では、露出部はセパレータの端面および他方の電極の端面よりも電極の幅方向に突出しており、露出部の端面には、集電板が接合されている。隣り合う露出部の間には、露出部の強度を補強するための補強部材が設けられている。
【００１５】
上記構成では、電極の幅方向に沿って集電されるので、集電抵抗を小さくすることができる。
【００１６】
また、上記構成では、露出部の強度を補強することができるので、製造中に露出部が折曲することを抑制できる。
【００１７】
さらには、上記構成では、補強部材の溶液を所定箇所に塗布した後にその補強部材を乾燥または冷却させることにより補強部材を設ける場合であっても、隣り合う露出部の間に補強部材の溶液を保持させることができる。
【００１８】
ここで、「隣り合う」とは、正極および負極が捲回されている場合には、捲回されたことにより露出部のうちのｎ周回目の一部分と（ｎ＋１）周回目の一部分とが互いに隣り合うことを意味しており、正極および負極が積層されている場合には、ｎ枚目の正極の露出部と（ｎ＋１）枚目の正極の露出部とが互いに隣り合うことを意味している。
【００１９】
本発明の非水電解質二次電池では、補強部材は、一方の電極の合剤層の端面、セパレータの端面および他方の電極の端面を覆っていても良い。この場合、補強部材のうち他方の電極の端面を覆っている部分の厚みが補強部材のうち一方の電極の合剤層の端面を覆っている部分の厚みよりも薄くなるように補強部材を設けても良く、面一となるように補強部材を設けても良い。また、補強部材は、一方の電極の合剤層の端面のみを覆っていても良い。
【００２０】
上記のように、補強部材を設ける場所は、特に限定されない。なお、電極群の端面において補強部材が設けられた範囲が広ければ、または、補強部材が分厚ければ、製造中に不要物などが電極群の内部に侵入することを抑制でき、その結果セパレータの破損を抑制できるので内部短絡の発生確率を抑えることができる。一方、電極群の端面において補強部材が設けられた範囲が狭ければ、または、補強部材が薄ければ、非水電解質として溶質と非水溶媒とを含む非水電解液を用いた場合には電極群の内部への非水電解液の浸液性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、高出力化を図ることができ、内部短絡の発生原因が製造中に発生してしまうことを抑制でき、さらには、電池の製造時間の長期化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、非水電解質二次電池として、溶質（例えばリチウム塩）と非水溶媒とを含む非水電解液が少なくともセパレータに保持されたリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。また、以下の実施形態では、実質的に同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００２３】
《発明の実施形態１》
図１（ａ）および（ｂ）には実施形態１における電極群の構成を示し、図１（ａ）はその斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す領域ＩＢにおける縦断面図である。図２は正極および負極の構成を示す平面図である。図３（ａ）および（ｂ）には集電板の構成を示し、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）はその断面図である。図４（ａ）および（ｂ）には別の集電板を示し、図４（ａ）はその平面図であり、図４（ｂ）はその断面図である。図５は、本実施形態にかかる集電構造の一部分の構成を示す縦断面図である。
【００２４】
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池は、電極群１４と非水電解液（不図示）と集電板１９とを備えたタブレス集電構造の二次電池である。タブレス集電構造の二次電池の電極群では、露出部７が正極８の幅方向（図２における縦方向）の一端に設けられ露出部１１が負極１２の幅方向の一端に設けられているので、電極の幅方向に沿って集電される。よって、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池では、図９に示す場合に比べて集電抵抗を低減させることができ、リチウムイオン二次電池の高出力化を図ることができる。
【００２５】
なお、正極８では、合剤層６が設けられることなく集電体５が露出することにより露出部７が形成されており、集電体５のうち露出部７以外の部分７１には合剤層６が設けられている。同様に、負極１２では、合剤層１０が設けられることなく集電体９が露出することにより露出部１１が形成されており、集電体９のうち露出部１１以外の部分１１１には合剤層１０が設けられている。
【００２６】
本実施形態における電極群１４では、正極８と負極１２とがセパレータ１３を介して捲回されており、正極８の露出部７および負極１２の露出部１１が互いに逆向きにセパレータの端面から突出している。正極８の露出部７の端面には正極の集電板１９が接合されており、負極１２の露出部１１の端面には負極の集電板１９が接合されている。また、電極群１４（特にセパレータ１３）には非水電解液が保持されている。
【００２７】
集電板１９について簡単に示すと、集電板１９は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、円形部１７とタブ部１８とを備えており、タブ部１８は円形部１７に接続されており、円形部１７には露出部の端面が接合される。また、図４（ａ）および（ｂ）に示す集電板２９を用いても良く、集電板２９は集電板１９と同じく円形部２７とタブ部２８とを備えているが、円形部２７には突出部２７ａが放射状に設けられており、突出部２７ａには露出部の端面が接合される。
【００２８】
集電板１９，２９を正極８の露出部７に接合させる場合にはアルミニウム製の集電板を用いることが好ましく、集電板１９，２９を負極１２の露出部１１に接合させる場合にはニッケル製または銅製の集電板を用いることが好ましい。
【００２９】
以下では、電極群１４について詳述する。
【００３０】
電極群１４の一端１４ａ（図１（ｂ）における上端）では、正極８の露出部７が負極１２の端面１２ａよりも電極の幅方向に突出している。電極群１４では正極８は捲き回されているので、電極群１４の縦断面では正極８の露出部７のうちｎ周回目の部分と（ｎ＋１）周回目の部分とが互いに隣り合っており、正極８の露出部７のうちｎ周回目の部分と（ｎ＋１）周回目の部分との間には補強部材１５が設けられている。
【００３１】
電極群１４の一端１４ａでは、補強部材１５は、正極８の露出部７の端面と面一となるように設けられており、正極８の露出部７の端面が露出するように正極８の合剤層６の端面６ａ、セパレータ１３の端面１３ａおよび負極１２の端面１２ａを覆っている。そのため、電極群１４の一端１４ａを上から見ると、正極８の露出部７の端面が渦を巻いており、補強部材１５が渦内の空間を充填している。
【００３２】
同様に、電極群１４の他端１４ｂ（図１（ｂ）における下端）では、負極１２の露出部１１が正極８の端面８ａよりも電極の幅方向に突出している。電極群１４では負極１２は捲き回されているので、電極群１４の縦断面では負極１２の露出部１１のうちｎ周回目の部分と（ｎ＋１）周回目の部分とが互いに隣り合っており、負極１２の露出部１１のうちｎ周回目の部分と（ｎ＋１）周回目の部分との間には補強部材１５が設けられている。
【００３３】
電極群１４の他端１４ｂでは、補強部材１５は、負極１２の露出部１１の端面と面一となるように設けられており、負極１２の露出部１１の端面が露出するように負極１２の合剤層１０の端面１０ａ、セパレータ１３の端面１３ａおよび正極６の端面６ａを覆っている。そのため、電極群１４の一端を上から見ると、負極１２の露出部１１の端面が渦を巻いており、補強部材１５が渦内の空間を充填している。
【００３４】
補強部材１５の材質としては、特に限定されないが、絶縁性且つ浸液性に優れた材質を選択することが好ましい。その理由を以下に示す。
【００３５】
補強部材の材質として導電性に優れた材質を選択すると、正極と負極との間で短絡が発生する虞がある。しかし、補強部材１５の材質として絶縁性に優れた材質を選択すると、上記短絡の発生を抑制できる。
【００３６】
また、リチウムイオン二次電池では、非水電解液は、正極８の端面８ａ、セパレータ１３の端面１３ａおよび負極１２の端面１２ａから電極群１４の内部に浸透するように構成されている。そのため、補強部材の材質として浸液性に劣る材質を選択すると、補強部材が電極群の内部への非水電解液の浸透を阻害する虞があり、その結果、電極反応が抑制されてしまう。しかし、補強部材１５の材質として浸液性に優れた材質を選択すると、補強部材１５が正極８の端面８ａ、セパレータ１３の端面１３ａおよび負極１２の端面１２ａを覆っていても非水電解液は電極群１４の内部に浸透するので、電極反応を進行させることができる。
【００３７】
具体的には、補強部材１５として、多孔質な絶縁材料を用いることが好ましい。なぜならば、多孔質な材料を補強部材１５として用いると、非水電解液は補強部材１５の孔の中を通って電極群１４の内部に供給されるからである。具体的には、補強部材１５は、正極用の結着剤または負極用の結着剤であってもよく、絶縁性粒子と結着剤とを含む多孔質膜であってもよい。
【００３８】
正極用の結着剤としてはＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）またはＰＶＤＦ（polyVinylidine difluoride）などのフッ素系樹脂を挙げることができ、負極用の結着剤としてはＳＢＲ(styrene-butadiene rubber)またはスチレン−ブタジエン共重合体からなるゴム粒子（ＳＢＲ）を挙げることができる。
【００３９】
多孔質膜の絶縁性粒子としては、耐熱性に優れ且つ電気化学的に安定な材質を選択することが好ましく、アルミナなどの無機酸化物などを選択することができる。また、結着剤は多孔質膜において絶縁性粒子を固定させるために設けられ、非結晶性であり耐熱性に優れた材質を選択することが好ましく、ポリアクリロニトリル基を含むゴム状高分子などを用いることができる。
【００４０】
また、補強部材１５として、非水溶媒が固化されたものを含んでいても良い。なぜならば、使用などによりリチウムイオン二次電池内の温度が上昇すると、非水溶媒が補強部材１５から流れ出て電極群１４の内部に供給されるからである。そのため、リチウムイオン二次電池の使用時間が長くなるにつれ、補強部材１５が減っていく。非水溶媒としてはエチレンカーボネート（ＥＣ；ethylene carbonate）を用いる場合が多いので、補強部材１５としてはＥＣからなる部材を用いることが好ましい。
【００４１】
このような補強部材１５を電極群１４に設ける方法としては、まず補強部材１５を適当な溶媒に溶解させて補強部材の溶液を調製し、次に補強部材の溶液を電極群１４の端面にそれぞれ塗布し、その後補強部材の溶液を乾燥または固化させる方法を用いることが好ましい。補強部材の溶液を電極群１４の端面にそれぞれ塗布する方法としては、浸漬方法または注入方法を挙げることができる。
【００４２】
以下では、特許文献１に開示されたリチウムイオン二次電池と、特許文献２または３に開示されたリチウムイオン二次電池とを比較しながら、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池を説明する。
【００４３】
ここで、特許文献１では、同文献の第１図に示すように正極および負極の端面が絶縁体で覆われているのでこれらの端面に集電板を接合させても集電できないと考えられ、集電リードを介して集電されると考えられる。
【００４４】
また、特許文献２または３に開示されたリチウムイオン二次電池は、タブレス集電構造を備えているが補強部材を備えていない。
【００４５】
まず、特許文献１に開示されたリチウムイオン二次電池について示す。
【００４６】
特許文献１に開示されたリチウムイオン二次電池は、上述のように、タブレス集電構造を有していないと推測される。そのため、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、１本の集電リード３（他方の集電リードは電極群９４の下面から延びている）が電極群９４の端面から延びているに過ぎない。このような電極群９４の端面に絶縁体を設けるときに電極群９４の端面を絶縁体の溶液に浸漬させると、図１０（ａ）に示すように集電リードの先端と電極群の端面上の一点とを結ぶように絶縁体の溶液の膜４が形成される。そのため、図１０（ａ）に示すように、集電リード３の周囲には十分な量の絶縁体の溶液を塗布することができるが、集電リード３から遠ざかるにつれて絶縁体の溶液の塗布量は減少する。場合によっては、絶縁体の溶液は、電極群９４の端面の周縁部分（図１０（ａ）に示す領域Ｘ）には塗布されない。さらに、電極群９４を動かすと絶縁体の溶液が電極群９４の端面から流出する虞があり、絶縁体の溶液が固化するまで電極群９４を静置しなければならない。
【００４７】
一方、電極群９４の端面に絶縁体を設けるときに絶縁体の溶液を電極群９４の端面に注入すると、絶縁体の溶液を電極群９４の端面において均一に設けることができる。しかし、注入方法を用いた場合でも、電極群を動かすと絶縁体の溶液が電極群９４の端面（図１０（ｂ）に示す領域Ｙ１およびＹ２）から流出して電極群９４の側面をつたう場合があり、絶縁体の溶液が固化するまで電極群９４を静置しなければならない。
【００４８】
次に、特許文献２または３に開示されたリチウムイオン二次電池について示す。
【００４９】
特許文献２または３に開示されたリチウムイオン二次電池では、上記補強部材が設けられていない。この場合、露出部の厚みは集電体の厚みと同じであるので（具体的には、数十μｍ以下）、露出部に外力が加わると（例えば、集電板を電極群の端面に接合させる際に集電板を電極群に押圧させると）、露出部が折曲する虞があり、リチウムイオン二次電池の製造歩留まりが低下する。さらに、露出部が折曲して反対極の極板に接触すると、または、露出部が折曲してセパレータを破損すると、内部短絡が発生しやすくなる。
【００５０】
また、特許文献２または３に開示されたリチウムイオン二次電池では、その製造工程中、正極、セパレータおよび負極の端面は露出している。たとえ露出部の端面に集電板を接合させた後であっても、集電板とセパレータなどとの間には空間が存在している。そのため、リチウムイオン二次電池の製造工程中に、不要物（具体的には、溶接時に発生するスパッタなど）が正極、セパレータおよび負極の端面から電極群の内部に侵入する場合がある。侵入した不要物はセパレータを破る虞があり、セパレータが破損すると内部短絡が発生しやすくなる。
【００５１】
以上より、特許文献１に開示されたリチウムイオン二次電池では、タブレス集電構造を有していないと考えられるので、浸漬方法を用いれば電極群９４の端面において絶縁体の溶液を均一に塗布することができず、また、浸漬方法および注入方法のどちらの方法を用いた場合でも絶縁体の溶液が乾燥または固化するまで電極群９４を静置しなければならない。
【００５２】
また、特許文献２または３に開示されたリチウムイオン二次電池では、製造中に、露出部が折曲する虞があり、また、不要物が電極群の内部に侵入してセパレータを破損する虞がある。
【００５３】
しかし、本実施形態における電極群１４の端面に補強部材の溶液を設けると、補強部材の溶液は、正極８の隣り合う露出部７，７の間、または、負極１２の隣り合う露出部１１，１１の間に保持される。言い換えると、正極８の露出部７および負極１２の露出部１１は、電極群１４の端面から補強部材の溶液が流出することを抑制する。そのため、補強部材の溶液が固化するまで電極群１４を静置しなくてもよい。
【００５４】
また、浸漬方法を用いて電極群１４の端面に補強部材の溶液を設けた場合には、正極８の露出部７ではｎ周回目の部分の先端と（ｎ＋１）周回目の部分の先端とを結ぶように補強部材の溶液の膜が形成され、負極１２の露出部１１ではｎ周回目の部分の先端と（ｎ＋１）周回目の部分の先端とをそれぞれ結ぶように補強部材の溶液の膜が形成される。そのため、本実施形態における電極群１４の構成では、補強部材の溶液を電極群１４の端面に均一に塗布することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池では、補強部材１５を設けることにより正極８の露出部７および負極１２の露出部１１の強度をそれぞれ補強することができるので、正極８の露出部７に外力が加わっても正極８の露出部７の折曲を抑制でき、負極１２の露出部１１に外力が加わっても負極１２の露出部１１の折曲を抑制できる。そのため、例えば正極８の露出部７が製造中に負極１２に接触することを防止でき、また、製造中にセパレータ１３が破損することを防止できるので、内部短絡の発生確率を抑えることができる。
【００５６】
その上、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池では、補強部材１５が正極８の端面８ａ、セパレータ１３の端面１３ａおよび負極１２の端面１２ａを覆っているので、製造工程中に不要物などが電極群１４の内部に侵入することを防止できる。よって、製造工程中にセパレータ１３が破損することを防止でき、品質に優れたリチウムイオン二次電池を製造することができる。
【００５７】
さらには、補強部材１５の材質として絶縁性且つ浸液性に優れた材質を選択すれば、電極群１４の内部への非水電解液の浸液性の低下を抑制することができる
なお、補強部材１５として非水電解液の溶媒が固化されたものを用いた場合であっても、正極８の露出部７および負極１２の露出部１１の強度を補強することができるので集電板１９を電極群１４へ押圧させる際に正極８の露出部７および負極１２の露出部１１の折曲を防止でき、さらには、製造中に不要物が電極群１４の内部に侵入することを防止できる。そのため、上述のように、リチウムイオン二次電池を使用するにつれて補強部材１５の非水電解液の溶媒が電極群１４の内部に浸透した結果、補強部材１５の量が減少する、あるいは、補強部材１５が完全に消失しても、上記効果を得ることは可能である。
【００５８】
言い換えると、補強部材１５は、正極８の露出部７または負極１２の露出部１１の強度を補強するだけでなく、リチウムイオン二次電池を製造するさいには電極群１４の内部に不要物が侵入することを抑制する遮蔽部材としても機能する。その一方で、補強部材１５は、非水電解液を電極群１４の内部に浸透させるように構成されていることが好ましい。
【００５９】
次に、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の製造方法を具体的に示す。
【００６０】
本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池を製造するためには、まず、正極８および負極１２をそれぞれ作製する。
【００６１】
正極８を作製するためには、まず、混練装置を用いて水または有機溶媒とともに活物質と導電剤と結着剤とを混練し、スラリー状の正極合剤を作製する。
【００６２】
このとき、活物質としては、コバルト酸リチウム、コバルト酸リチウムの変性体（アルミニウムまたはマグネシウムを共晶させることにより製造されたものなど）、ニッケル酸リチウム、ニッケル酸リチウムの変性体（ニッケルの一部をコバルトまたはアルミニウムなどで置換したもの）、マンガン酸リチウムまたはマンガン酸リチウムの変性体などの複合酸化物を用いることが好ましい。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および各種グラファイトのうちの何れか一種または２種以上を組み合わせたものを用いることが好ましい。結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを用いることが好ましい。また、必要に応じて、増粘剤を混練装置に投入してもよい。
【００６３】
次に、ダイ塗工装置などを用いて正極８の集電体５（例えばアルミニウム製）の上にスラリー状の正極合剤を塗布し乾燥させ、正極８の集電体５の上に正極８の合剤層６を形成する。このとき、正極８の集電体５の幅方向における一端には、スラリー状の正極合剤を塗布しない。これにより、正極８の露出部７が形成される。
【００６４】
その後、必要に応じて、正極８の集電体５に正極８の合剤層６が形成されたものをプレスし、必要な寸法に切断する。これにより、正極８を作製することができる。
【００６５】
負極１２を作製するためには、まず、混練装置を用いて水または有機溶媒とともに活物質と結着剤とを混練し、スラリー状の負極合剤を作製する。
【００６６】
このとき、活物質としては、各種天然黒鉛、人造黒鉛または合金組成材料などを用いることが好ましい。結着剤としては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）またはＰＶＤＦなどを用いることが好ましい。また、必要に応じて、増粘剤を混練装置に投入してもよい。
【００６７】
次に、ダイ塗工装置などを用いて負極１２の集電体９（例えば銅製）の上にスラリー状の負極合剤を塗布し乾燥させ、負極１２の集電体９の上に負極１２の合剤層１０を形成する。このとき、負極１２の集電体９の幅方向における一端には、スラリー状の負極合剤を塗布しない。これにより、露出部１１が形成される。
【００６８】
その後、必要に応じて、負極１２の集電体９に負極１２の合剤層１０が形成されたものをプレスし、必要な寸法に切断する。これにより、負極１２を作製することができる。
【００６９】
正極８および負極１２を作製した後には、電極群１４を作製する。具体的には、正極８の露出部７と負極１２の露出部１１とが互いに反対側に突出するように正極８および負極１２を配置する。その後、正極８と負極１２との間にセパレータ１３を設けて、円筒形または角型形となるように捲き回す。
【００７０】
このとき、セパレータ１３としては、非水電解液の保持力が高い微多孔性フィルムであって正極６および負極８のいずれの電位下においても安定な微多孔性フィルムを用いることが好ましい。このようなセパレータ１３としては、例えば、ポリプロピレンからなるもの、ポリエチレンからなるもの、ポリイミドからなるもの、または、ポリアミドからなるものなどを用いることができる。
【００７１】
捲き回した後には、浸漬方法を用いて補強部材１５を設ける。具体的には、補強部材を適当な溶媒に溶解または分散させて補強部材の溶液を調製し、補強部材の溶液を容器に入れる。その後、正極８の露出部７を補強部材の溶液に浸漬させて、一定時間経過後、正極８の露出部７を補強部材の溶液から引き上げる。このとき、正極８の露出部７の端面に付着した補強部材の溶液を拭き取り、正極８の露出部７の端面が露出している一方隣り合う露出部７，７の間には補強部材の溶液が満たされた状態にする。その後、熱などを加えて補強部材の溶液から不要な溶媒を除去する、または、冷却して補強部材の溶液を固化する。
【００７２】
一例として補強部材１５の材質としてＥＣを選択した場合には、まずＥＣ（融点が３９℃）を加熱して溶融させ、次に正極８の露出部７を液状のＥＣに浸漬させ、続いて正極８の露出部７の端面に付着したＥＣをふき取りその後冷却させる。
【００７３】
別の例として補強部材１５として多孔質な結着剤を選択した場合には、まず結着剤を水または有機溶媒に分散または溶解させて溶液を調製し、次にその溶液に正極８の露出部７を浸漬させた後、不要な溶媒を除去する。
【００７４】
更に別の例として補強部材１５として絶縁性粒子および結着剤を含む多孔質膜を選択した場合には、まず絶縁性粒子および結着剤を混練装置に投入して適当な溶媒とともに混練して、スラリーを作製する。次に、このスラリーに正極８の露出部７を浸漬させた後、不要な溶媒を除去する。
【００７５】
同様の方法を用いて、負極１２の露出部１１にも補強部材１５を設ける。
【００７６】
その後、抵抗溶接法またはレーザー溶接法などの公知の溶接方法を用いて、正極８の露出部７および負極１２の露出部１１の端面にそれぞれ集電板１９，１９を接合させる。これにより、図５に示す集電構造が作製される。
【００７７】
そして、図５に示す電極群をケースに収容し、非水電解液をケースに注入する。その後、必要個所を封止することにより、リチウムイオン二次電池を製造することができる。
【００７８】
《発明の実施形態２》
図６は、実施形態２における集電構造の構成を示す縦断面図である。
【００７９】
本実施形態における電極群２４の一端２４ａでは正極８の露出部７が補強部材１５の表面から電極の幅方向に突出しており、電極群２４の他端２４ｂでは負極１２の露出部１１が補強部材１５の表面から電極の幅方向に突出している。このような構成であっても、上記実施形態１と略同一の効果を得ることができる。
【００８０】
なお、図６に示す形状の補強部材を作製する方法には特に限定されないが、補強部材１５の材料が熱収縮性を有していれば同図に示す構成となる場合がある。
【００８１】
《発明の実施形態３》
図７は、実施形態３における集電構造の構成を示す縦断面図である。
【００８２】
本実施形態では、補強部材１５は、上記実施形態１と同じく正極８の端面８ａ、セパレータ１３の端面１３ａおよび負極１２の端面１２ａを覆っている。しかし、図７に示すように、電極群３４の一端３４ａでは、補強部材１５のうち負極１２の端面１２ａを覆う部分の厚みは、補強部材１５のうち正極８の合剤層６の端面６ａを覆う部分の厚みよりも薄い。また、電極群３４の他端３４ｂでは、補強部材１５のうち正極８の端面８ａを覆う部分の厚みは、補強部材１５のうち負極１２の合剤層１０の端面１０ａを覆う部分の厚みよりも薄い。
【００８３】
このような構成であっても、上記実施形態１と略同一の効果を得ることができる。さらに、図７に示す構成では、上記実施形態１の場合に比べて補強部材１５が薄い部分があるので、上記実施形態１の場合に比べて浸液性に優れている。
【００８４】
《発明の実施形態４》
図８は、実施形態４における集電構造の構成を示す縦断面図である。
【００８５】
本実施形態では、補強部材１５は、図８に示すように、電極群４４の一端４４ａでは正極８の合剤層６の端面６ａのみを覆っており、電極群４４の他端４４ｂでは負極１２の合剤層１０の端面１０ａのみを覆っている。
【００８６】
このような構成では、電極群４４の一端４４ａおよび他端４４ｂにおいて補強部材１５が設けられていない部分があるので、製造工程中に不要物が電極群４４の内部に侵入する確率が高くなるという危険を伴うが、非水電解液の浸液性を向上させることができる。すなわち、補強部材１５を設ける範囲が狭ければ狭いほど、または、補強部材１５が薄ければ薄いほど、電極群４４の内部への非水電解液の浸液性を高めることができる。一方、補強部材１５を設ける範囲が広ければ広いほど、または、補強部材１５が厚ければ厚いほど、不要物の侵入を阻止でき、正極８の露出部７および負極１２の露出部１１の強度を補強できる。
【００８７】
図８に示す形状の補強部材を作製する方法としては、上記実施形態１等に記載した浸漬方法を用いても良いが、正極８および負極１２を捲回する前に補強部材１５を形成してもよい。
【００８８】
具体的には、上記実施形態１に記載の方法に従って正極８を作製した後、ダイ塗工装置またはグラビア装置などを用いて補強部材の溶液を正極８の露出部７に塗布し、冷却または乾燥させる。同様に、上記実施形態１に記載の方法に従って負極１２を作製した後、ダイ塗工装置またはグラビア装置などを用いて補強部材の溶液を負極１２の露出部１１に塗布し、冷却または乾燥させる。
【００８９】
その後は、上記実施形態１に記載の方法を行うことにより、リチウムイオン二次電池を製造することができる。
【００９０】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００９１】
上記実施形態１〜４では、正極と負極とがセパレータを介して捲回されている，としたが、正極と負極とがセパレータを介して積層されていてもよい。正極と負極とが積層されている場合には、補強部材は、電極群の一端ではｎ枚目の正極８の露出部と（ｎ＋１）枚目の正極の露出部との間に設けられ、電極群の他端ではｎ枚目の負極の露出部と（ｎ＋１）枚目の負極の露出部との間に設けられる。
【００９２】
また、正極と負極とが捲回されている場合、電極群は、円筒型または角筒型などに形成されていればよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、非水電解液が少なくともセパレータに保持されているとしたが、例えばゲル状の非水電解質が少なくともセパレータに保持されていても良い。ゲル状の非水電解質が少なくともセパレータに保持されている場合であっても、補強部材を設けることにより、露出部の強度を補強することができるとともに不要物が電極群の内部に侵入することを抑制することができる。
【実施例】
【００９４】
実施例では、リチウムイオン二次電池を製造し、短絡検査および直流抵抗の測定を行った。
（実施例１）
まず、正極を作製した。
【００９５】
具体的には、ＮｉＳＯ4 水溶液に所定比率のＣｏおよびＡｌの硫酸塩を加え、飽和水溶液を調製した。この飽和水溶液を撹拌しながら、水酸化ナトリウム溶液をこの飽和溶液にゆっくりと滴下した。これにより飽和溶液が中和され、その結果、三元系の水酸化ニッケルＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1（ＯＨ）2 の沈殿物を生成することができた（共沈法）。生成された沈殿物をろ過した後に水洗し、８０℃で乾燥させた。得られた水酸化ニッケルの平均粒径は、約１０μｍであった。
【００９６】
得られたＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1（ＯＨ）2 に対して大気中９００℃で１０時間の熱処理を行い、酸化ニッケルＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1Ｏ を得た。このとき、粉末Ｘ線回折法を用いて得られた酸化ニッケルＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1Ｏ を回折し、酸化ニッケルＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1Ｏ が単一相の酸化ニッケルであることを確認した。そして、Ｎｉの原子数とＣｏの原子数とＡｌの原子数との和がＬｉの原子数と等量になるように、酸化ニッケルＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1Ｏ に水酸化リチウム１水和物を加え、乾燥空気中８００℃で１０時間の熱処理を行うことにより、リチウムニッケル複合酸化物ＬｉＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1Ｏ2 を得た。
【００９７】
粉末Ｘ線回折法を用いて得られたリチウムニッケル複合酸化物ＬｉＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1Ｏ2 を回折すると、そのリチウムニッケル複合酸化物ＬｉＮｉ0.7Ｃｏ0.2Ａｌ0.1Ｏ2 が単一相の六方晶層状構造であることを確認し、また、そのリチウムニッケル複合酸化物ではＣｏおよびＡｌが固溶していることを確認した。そして、リチウムニッケル複合酸化物を粉砕した後分級し、粉末状とした。この粉末の平均粒径は９．５μｍであり、ＢＥＴ法に従ってこの粉末の比表面積を求めるとその比表面積は０．４ｍ2／ｇであった。
【００９８】
得られたリチウムニッケル複合酸化物を３ｋｇとアセチレンブラックを９０ｇとＰＶＤＦ溶液を１ｋｇとを、適量のＮメチル２ピロリドン（ＮＭＰ，N-methylpyrrolidone）とともにプラネタリーミキサーにおいて混練し、スラリー状の正極合剤を作製した。この正極合剤を、厚みが２０μｍであり幅が１５０ｍｍであるアルミ箔上に塗布した。このとき、アルミ箔の幅方向における一端には、幅が５ｍｍである未塗工部を形成した。その後、正極合剤を乾燥させ、アルミ箔の上に正極合剤層を形成した。そして、正極合剤層の厚みとアルミ箔の厚みとの合計厚が１００μｍとなるようにプレスした後、極板の幅が１０５ｍｍであり合剤塗布部の幅が１００ｍｍとなるように切断し、図２に示すタブレス集電構造の正極を作製した。
【００９９】
次に、負極を作製した。
【０１００】
具体的には、人造黒鉛を３ｋｇと、スチレン−ブタジエン共重合体からなるゴム粒子（結着剤）の水溶液（固形分の重量は４０重量％）を７５ｇと、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ；carboxymethylcellulose）を３０ｇとを、適量の水とともにプラネタリーミキサーにおいて混練し、スラリー状の負極合剤を作製した。この負極合剤を、厚みが１０μｍであり幅が１５０ｍｍである銅箔上に塗布した。このとき、銅箔の幅方向における一端には、幅が５ｍｍである未塗工部（露出部）を形成した。その後、負極合剤を乾燥させ、銅箔の上に負極合剤層を形成した。そして、負極合剤層の厚みと銅箔の厚みの合計厚が１１０μｍとなるようにプレスした後、極板の幅が１１０ｍｍであり合剤塗布部の幅が１０５ｍｍになるように切断し、図２に示すタブレス集電構造の負極を作製した。
【０１０１】
作製した正極と負極との間にポリエチレン製のセパレータを挟み、セパレータの端面から正極の露出部と負極の露出部とを互いに逆向きに突出させた。その後、正極、負極およびセパレータを捲回して円筒形とした。
【０１０２】
続いて、露出部に補強部材を形成した。
【０１０３】
具体的には、非水電解液の溶媒であるＥＣを５０℃に加熱して溶融させ、液状のＥＣを得た。液状のＥＣに、正極の露出部の端面から１０ｍｍの部分を浸漬させた。その後、室温に自然放置し、液状のＥＣを固化させた。同様に、液状のＥＣに、負極の露出部の端面から１０ｍｍの部分を浸漬させた。その後、室温に自然放置し、液状のＥＣを固化させた。これにより、正極の露出部および負極の露出部には補強部材が設けられ、電極群を形成することができた。
【０１０４】
その後、集電構造を形成した。
【０１０５】
具体的には、まず、図３（ａ）および（ｂ）に示す形状のアルミニウム製の集電板の円形部を正極の露出部の端面に押し当て、中央の穴部を除くようにして縦横十文字にレーザーを照射した。これにより、アルミニウム製の集電板を正極の露出部の端面に接合することができた。
【０１０６】
また、図３（ａ）および（ｂ）に示す形状のニッケル製の集電板の円形部を負極の露出部の端面に押し当て、中央の穴部を除くようにして縦横十文字にレーザーを照射した。これにより、ニッケル製の集電板を負極の露出部の端面に接合することができ、集電構造が形成された。
【０１０７】
形成された集電構造を、ニッケルめっきされた鉄製の円筒状のケースに挿入した。その後、ニッケル製の集電板のタブ部を折り曲げて、ケースの底部に抵抗溶接させた。また、アルミニウム製の集電板のタブ部を封口板にレーザー溶接させ、ケース内に非水電解液を注入した。このとき、非水電解液は、ＥＣとエチルメチルカーボネイト（ＥＭＣ；ethyl methyl carbonate）とを体積比が１：３である配合比で混合された混合溶媒に、溶質として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１ｍｏｌ／ｄｍ3の濃度で溶解させることにより、調製された。その後、封口板をケースにかしめて封止した。これにより、公称容量５Ａｈのリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ａとする。
（実施例２）
負極の製法を変更したこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１０８】
具体的には、銅箔の表面全体に負極合剤を塗布し、幅が１０５ｍｍとなるように切断した。その後、銅箔の長手方向における一端において合剤層を剥離させ、幅が７ｍｍである露出部を形成した。その露出部には、幅が５ｍｍであるニッケル製のリードを抵抗溶接させた。これにより、図９に示す負極を作製した。そして、正極および負極を捲き回した後に負極側には補強部材を設けなかったこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｂとする。
（実施例３）
正極の製法を変更したこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１０９】
具体的には、アルミ箔の表面全体に正極合剤を塗布し、幅が１００ｍｍとなるように切断した。その後、アルミ箔の長手方向における一端において合剤層を剥離させ、幅が７ｍｍである露出部を形成した。その露出部には、幅が５ｍｍであるアルミニウム製のリードを抵抗溶接させた。これにより、図９に示す正極を作製した。そして、正極および負極を捲き回した後に正極側には補強部材を設けなかったこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｃとする。
（実施例４）
補強部材の材質を変更したこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１０】
具体的には、ＮＭＰに溶かしたＰＶＤＦ溶液を調製した。そのＰＶＤＦ溶液に、正極の露出部の端面から１０ｍｍまでの部分を浸漬し、その後、８０℃に加温してＮＭＰを除去した。同様に、そのＰＶＤＦ溶液に、負極の露出部の端面から１０ｍｍまでの部分を浸漬し、その後、８０℃に加温してＮＭＰを除去した。この電池を電池Ｄとする。
（実施例５）
補強部材の材質を変更したこと以外は実施例２と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１１】
具体的には、ＰＴＦＥを水に分散させて、溶液を調製した。その溶液に、正極の露出部の端面から１０ｍｍまでの部分を浸漬し、その後、８０℃に加温して水を除去した。この電池を電池Ｅとする。
（実施例６）
補強部材の材質を変更したこと以外は実施例３と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１２】
具体的には、スチレン−ブタジエン共重合体からなるゴム粒子（ＳＢＲ，結着剤）の水溶液を調製した。その溶液に、負極の露出部の端面から１０ｍｍまでの部分を浸漬し、その後、８０℃に加温して水を除去した。この電池を電池Ｆとする。
（実施例７）
補強部材の材質を変更したこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１３】
具体的には、平均粒径が０．３μｍであるアルミナを１０００ｇと、ポリアクリロニトリル変性ゴム（結着剤）（固形分が８重量％である）を３７５ｇとを、適量のＮＭＰ溶媒とともにプラネタリーミキサーにおいて混練し、スラリー状の多孔質材料を作製した。
【０１１４】
そのスラリー状の多孔質材料に、正極の露出部の端面から１０ｍｍまでの部分を浸漬し、その後、８０℃に加温してＮＭＰ溶媒を除去した。また、そのスラリー状の多孔質材料に、負極の露出部の端面から１０ｍｍまでの部分を浸漬し、その後、８０℃に加温してＮＭＰ溶媒を除去した。この電池を電池Ｇとする。
（実施例８）
実施例２に記載のリードタイプの負極および実施例７に記載の多孔膜スラリーを用い、正極および負極を捲き回した後に負極側には補強部材を設けなかったこと以外は実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｈとする。
（実施例９）
実施例３に記載のリードタイプの正極板および実施例７に記載の多孔膜スラリーを用い、正極および負極を捲き回した後に正極側には補強部材を設けなかったこと以外は実施例７と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｉとする。
（実施例１０）
正極および負極の製法以外は実施例１に記載の方法に従ってリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１５】
具体的には、５０℃に加熱した液状のＥＣを、正極の両面の露出部および負極の両面の露出部に塗布した。このとき、正極の露出部および負極の露出部のうち端部から１ｍｍの範囲には、液状のＥＣを塗布しなかった。その後、冷却させた。その後、正極では、補強部材の厚みを正極合剤層の厚みと略同一の４０μｍとし、負極では、補強部材の厚みを負極合剤層の厚みと略同一の５０μｍとした。そして、正極および負極を捲き回した後に補強部材を設けなかったこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｊとした。
（実施例１１）
正極および負極の製法以外は実施例４に記載の方法に従ってリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１６】
具体的には、ＮＭＰに溶かしたＰＶＤＦ溶液を、正極の両面の露出部および負極の両面の露出部に塗布した。このとき、正極の露出部および負極の露出部のうち端部から１ｍｍの範囲には、ＰＶＤＦ溶液を塗布しなかった。その後、乾燥させてＮＭＰを除去した。その後、正極では、補強部材の厚みを正極合剤層の厚みと略同一の４０μｍとし、負極では、補強部材の厚みを負極合剤層の厚みと略同一の５０μｍとした。そして、正極および負極を捲き回した後に補強部材を設けなかったこと以外は実施例４と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｋとした。
（実施例１２）
正極および負極の製法以外は実施例７に記載の方法に従ってリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１７】
具体的には、ＮＭＰを溶媒とするスラリー状の多孔質材料を、正極の両面の露出部および負極の両面の露出部に塗布した。このとき、正極の露出部および負極の露出部のうち端部から１ｍｍの範囲には、スラリー状の多孔質材料を塗布しなかった。その後、乾燥させてＮＭＰを除去させた。その後、正極では、補強部材の厚みを正極合剤層の厚みと略同一の４０μｍとし、負極では、補強部材の厚みを負極合剤層の厚みと略同一の５０μｍとした。そして、正極および負極を捲き回した後に補強部材を設けなかったこと以外は実施例４と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｌとした。
（比較例１）
実施例２に記載の負極および実施例３に記載の正極を使用し、正極および負極を捲き回した後に捕強部材を設けなかったこと以外は実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｍとする。
（比較例２）
補強部材を設けることなく、また、図４（ａ）および（ｂ）に示す集電板を正極の集電板として使用しこの集電板を正極の露出部の端面に押し付けて接合させた。これ以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。この電池を電池Ｎとする。
【０１１８】
以上の各電池を２０個ずつ作製した。得られた各電池に対して、以下の評価を行った。
【０１１９】
（短絡検査）
電極群に集電板を溶接した後、正極端子と負極端子との間に２５０Ｖの電圧を印加し、その時の漏れ電流の有無を確認した。これにより、電極群の短絡の有無を確認した。比較例１の電極群については、極板を捲回した後、本検査を実施した。
【０１２０】
（直流内部抵抗の測定試験）
上述した短絡検査で異常が見られなかった電極群を電池に組み立てた。その後、２５℃の環境下において１Ａの電流値で３〜４．２Ｖの電圧範囲で３サイクル充放電を実施し、電池容量を確認した。その後、２５℃の環境下でそれぞれの電池を６０％の充電状態まで定電流充電を行い、５〜５０Ａの範囲で種々の定電流で１０秒間充電および放電パルスを電池に印加し、各パルス印加後の１０秒目の電圧を測定し、電流値に対してプロットした。また、放電パルス側の各電圧プロットを最小二乗法による直線近似を実施し、その傾きの値を直流内部抵抗（ＤＣＩＲ；Direct Current Internal Resistance）とした。このＤＣＩＲが小さいほど一定時間に大きな出力を得ることができる。
【０１２１】
各例の電池の構成とその評価結果とを表１に示す。表１において「ＤＣＩＲ」には、各実施例での平均値を示す。なお、電池容量については何れの電池においても、公称容量が５Ａｈ前後であることを確認した。また、集電板は、いずれも、電極群に対して十分な溶接強度を有していることを確認した。
【０１２２】
【表１】
2008021644.tif 000003
【０１２３】
表１の結果を考察する。
【０１２４】
まず、電極群の短絡数について考察する。
【０１２５】
タブレス集電構造であり且つ補強部材が設けられていない電池Ｎでは、検査数２０個中のうち５個のリチウムイオン二次電池において電極群が短絡していた。短絡が発生していた電極群を解体して観察したところ、セパレータには穴が開いていることが確認された。この穴は、集電板を電極群の端面にレーザ溶接させた際にスパッタがセパレータの内部に進入した結果形成されたものである，と推測された。また、集電体のうち集電板に溶接された部分の周囲を観察すると、露出部の折れ曲がりまたは露出部の座屈が確認された。この露出部の折れ曲がり、または、露出部の座屈は、集電板を電極群に押圧させることにより形成された，と推測される。これらの要因により短絡が多数発生した，と考えられる。
【０１２６】
一方、電池Ａ〜Ｉおよび電池Ｍでは、短絡数は電池Ｎに比べて減少した。電池Ａ〜Ｉおよび電池Ｍの中で短絡した電池の電極群を解体して観察したところ、露出部の座屈およびセパレータの穴開きを確認できなかった。これらの結果より、補強部材を設けることにより露出部の強度を補強することができたとともにスパッタなどが電極群の内部に飛散することを抑制できた，と考えられる。なお、短絡が確認された理由としては、電極群の内部のセパレータの表面に黒点が確認されているので、電極群の内部に異物が混入したなどの物理的な理由ではないか，と推測している。
【０１２７】
また、電池Ｊ〜Ｌにおいても、短絡数は電池Ｎに比べて減少した。電池Ｊ〜Ｌの中で短絡した電池の電極群を解体して確認したところ、電池Ｎに比べて露出部の折れ曲がり具合は小さかった。この理由としては、露出部の周囲に補強部材を形成したので、補強部材を設けていない場合に比べて露出部の強度を補強することができたためである，と考えられる。また、セパレータには、集電板をレーザ溶接させた際に発生したスパッタに起因する部分的な穴開きが確認された。セパレータのうち正極と負極とで挟まれた部分に穴が開くと短絡が発生したと推測されたが、セパレータのうち補強部材に接する部分に穴が開くと短絡の発生を防止できたと推測された。
【０１２８】
以上の結果から、補強部材を設けることにより露出部の強度を補強できるので、露出部の座屈を低減できた、と推測している。また、セパレータのうち正極と負極とで挟まれた部分に穴が開いた場合には短絡の発生を防止することは難しかったが、セパレータのうち補強部材に接する部分に穴が開いた場合には短絡の発生を抑制することができたので、補強部材を設けることにより短絡の発生を抑制できた、と推測している。
【０１２９】
次に、ＤＣＩＲの結果について考察する。
【０１３０】
集電リードを介して集電する電池Ｍでは、ＤＣＩＲは、１０．９ｍΩであり、他の電池のＤＣＩＲよりも大きかった。それに対し、タブレス集電構造である電池Ａ、Ｄ、Ｇ、Ｊ〜ＬおよびＮでは、ＤＣＩＲは、６．２〜６．６ｍΩであり、電池ＭのＤＣＩＲに比べて約４０％低下させることができた。この理由としては、タブレス集電構造にすることにより集電抵抗を低下させることができたためである。また、正極および負極のいずれか一方の極がタブレス集電構造である電池Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、ＨおよびＩにおいても、ＤＣＩＲは、電池ＭのＤＣＩＲに比べて約２０％低下させることができた。
【０１３１】
以上の結果から、電池Ａ〜Ｌでは、電池Ｎと比較して溶接時での内部短絡の発生を抑制でき、かつ、電池Ｍと比較してＤＣＩＲを低下させることができた。このことから、電池Ａ〜Ｌでは、電池を製造する際に発生する内部短絡を抑制することができ、且つ、抵抗が低く高出力を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、例えば、ハイレート特性が要求されるリチウムイオン二次電池の分野において極めて有用である。本発明のリチウムイオン二次電池は、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチールカメラ、電動工具または電動自動車等の駆動電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施形態１における電極群の構成を示す図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＩＢ領域における縦断面図である。
【図２】本発明の正極および負極の平面図である。
【図３】集電板の構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図４】集電板の別の構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図５】本発明の実施形態１における集電構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態２における集電構造を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施形態３における集電構造を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態４における集電構造を示す縦断面図である。
【図９】従来の正極および負極の平面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のリチウムイオン二次電池に補強部材を設けたときの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
５                        集電体
６                        合剤層
６ａ                      端面
７                        露出部
８                        正極
８ａ                      端面
９                        集電体
１０                      合剤層
１０ａ                    端面
１１                      露出部
１２                      負極
１２ａ                    端面
１３                      セパレータ
１４，２４，３４，４４    電極群
１５                      補強部材
１９，２９                集電板
【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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