(57)【要約】【課題】渦巻型電極体を具備した非水電解液電池において、非水電解液電池の実際の放電容量を理論放電容量に近づけるように、セパレータ破損保護膜を使用することなく、正極活物質がセパレータを破かないようにすること。【解決手段】正極端子と負極端子との間に、軽金属からなる負極活物質と遷移金属の化合物を主成分とする正極活物質とをセパレータで区分しこれらを複数回巻回して形成した渦巻型電極体を具備すると共に、所要量の非水電解液を注入した非水電解液電池であって、前記負極活物質の体積を前記正極活物質の体積よりも多くし、前記巻回した渦巻型電極体の内側に、前記正極活物質の１Ａｈあたりの放電容量に対して１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下の空隙を設けた密閉型非水電解液電池であり、充放電によって正極活物質の体積が膨張しても、正極活物質によるセパレータの破損が回避され、それによって内部短絡を防止し、非水電解液電池の実際の放電容量を理論放電容量に近づけて、高放電容量を得ることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子と負極端子との間に、軽金属からなる負極活物質と遷移金属の化合物を主成分とする正極活物質とをセパレータで区分しこれらを複数回巻回して形成した渦巻型電極体を具備すると共に、所要量の非水電解液を注入した非水電解液電池であって、
前記負極活物質の体積を前記正極活物質の体積よりも多くし、
前記巻回した渦巻型電極体の内側に、前記正極活物質の１Ａｈあたりの放電容量に対して１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下の空隙を設けること
を特徴とする密閉型非水電解液電池。
【請求項２】
前記軽金属は、
リチウム、アルミニウム、マグネシウムまたはこれ等の二種以上の合金であること
を特徴とする請求項１に記載の密閉型非水電解液電池。
【請求項３】
前記遷移金属の化合物は、
硫化第二鉄であること
を特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
【請求項４】
前記電池には、
電池内の圧力が上昇した場合に変形する安全弁を配設したこと
を特徴とする請求項１に記載の密閉型非水電解液電池。
【請求項５】
前記安全弁が変形することにより、
正極あるいは負極のリード線の電気的な接続を切断させるか、または開裂してガスを排気させること
を特徴とする請求項１または４に記載の密閉型非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状の正極と負極と、第１及び第２のセパレータとを交互に積層した状態で渦巻き状に巻回して形成した渦巻型電極体を具備する密閉型非水電解液電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化・ポータブル化がめざましく、ポータブルタイプである携帯用ゲーム機やデジタルカメラ等の小型の携帯用電子機器等の電池で駆動する商品が増えてきている。
【０００３】
今後もますます普及していく傾向にあると考えられており、これに伴って電源である一次電池や二次電池の需要も急速に拡大することが予想され、同時に高性能電池の開発が要望されている。
【０００４】
携帯用ゲーム機やデジタルカメラ等の小型の携帯用電子機器等は、一般的に作動電圧が高く、大電流を必要とするため、その電源となる電池は、重負荷での放電特性に優れていなければならない。
【０００５】
このような小型・携帯性を重視した大電流で駆動する商品においては、放電容量が大きく、軽量であるリチウムを用いた電池が使用されており、特に、リチウムを負極活物質とし、硫化鉄を正極活物質として用いた非水電解液電池が注目されてきている。
【０００６】
この種の密閉型非水電解液電池としては、例えば、▲１▼特許第１７５７３９８号特許公報、▲２▼特開平５−４７４１９号公報、及び▲３▼特開平５−３３５００７号公報に開示されたものが従来技術として公知になっている。
【０００７】
これ等の非水電解液電池においては、大電流で駆動する商品に適した電池であることが期待されているため、エネルギー密度を高くできるように、帯状の負極活物質と正極活物質との電極体を渦巻き状に巻回させた、いわゆるスパイラル構造にした電極体を具備する円柱形状の非水電解液電池である。
【０００８】
前記▲１▼の従来例においては、金属リチウムからなる負極と、五二酸化クロムからなる正極と、負極と正極との間に介在するセパレータと、リチウム塩を有機溶媒に溶かして得られる非水電解液とを備え、上記非水電解液の体積を放電容量１００ｍＡｈあたり０．２〜０．３ｃｃとしたうずまき型電極を有する円筒型非水電解液二次電池であり、非水電解液の体積を特定することによって、電池のサイクル特性を延ばすというものである。
【０００９】
また、前記▲２▼の従来例においては、リチウム等のアルカリ金属からなる帯状の負極と、二酸化マンガン、五酸化パナジウムなどの遷移金属酸化物からなる帯状の正極と、負極と正極とに積層するセパレータと、リチウム塩を有機溶媒に溶かした電解液とからなり、負極と正極とをセパレータを介在させた状態で渦巻き状に多数回巻回して得られた渦巻式電極を備えた非水電解液二次電池であり、渦巻式電極の緩みを防止して、電池特性を改善すると共に、電池缶への挿入を容易にして不良率を減らすというものである。
【００１０】
更に、前記▲３▼の従来例においては、円筒型の電池缶内に、帯状の正極と帯状の負極をセパレータを介して積層巻回してなる渦巻型電極と、有機電解液とが収納されてなり、渦巻型電極には、貫通孔を有するセパレータ破損保護膜が少なくともセパレータに隣接して一層配されている円筒型有機電解液電池であり、セパレータ破損保護膜を設けることによって、電極より脱落した活性物質によるセパレータの突き破りを防止して内部ショートを防止するというものである。
【００１１】
そこで、前記従来例のような渦巻型電極を備えた円筒型非水電解液二次電池において、放電させた後の代表的な非水電解液電池の例について、内部の状況を説明するため図４に略示的な拡大断面図を示す。非水電解液電池１は、電池缶２の内部に渦巻型電極体３が配設されており、該渦巻型電極体３は、電極体の構成材料である負極活物質４と正極活物質５とを渦巻き状に巻回させたものであり、これ等負極活物質４と正極活物質５との間にはセパレータ６ａ、６ｂを介在させた構造になっている。
【００１２】
このように、電極体構成材料を巻回して渦巻型電極体３とすることによって、負極活物質４と正極活物質５との電極面積をそれぞれ大きくすることができ、エネルギー密度を高くできるため、重負荷での放電特性が優れた電池に形成できるようになるのである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の渦巻型電極体３を備えた非水電解液電池においては、上述のように電極体構成材料を巻回して電極面積をそれぞれ大きく形成させた場合であっても、負極活物質４と正極活物質５との活物質量から理論的に計算される理論放電容量と、実際の放電容量とは、その放電容量に大きな隔たりがあるという問題点を有する。
【００１４】
その理由の１つとしては、負極活物質４と正極活物質５とを電気的に分離させているセパレータ６ａ、６ｂが破れてしまって、渦巻型電極体３の内部短絡が生ずることである。
【００１５】
図４に示されたように、放電後の非水電解液電池１においては、巻回された渦巻型電極体３の中心部に存在するはずの空隙７は、変形した電極体構成部材によって埋め尽くされてしまい、なくなってしまっていることが理解できる。
【００１６】
この中心部の空隙７がなくなってしまった原因は、渦巻型電極体３を構成する正極活物質５の体積の膨張率が、負極活物質４の体積の減少率よりも高いため、膨張した正極活物質５の行き場がなくなってしまい、その結果、渦巻型電極体３の中心部に存在していた空隙７を埋め尽くすことになってしまうのである。
【００１７】
この正極活物質５の体積の膨張率が、負極活物質４の体積の減少率よりも高いということは、正極活物質５として硫化第二鉄を使用し、負極活物質４としてリチウムを使用した場合の非水電解液電池１における特異的な現象なのである。
【００１８】
つまり、渦巻型電極体３の内側に十分な空隙を設けていない場合には、正極活物質５の体積の膨張を負極活物質４の体積の減少で吸収できなくなり、前記渦巻型電極体３の中心部に存在する空隙７を埋め尽くし、更には、行き場のなくなった正極活物質５が部分的に変形してセパレータ６ａ、６ｂを破き、電極体に内部短絡が発生することになるのである。
【００１９】
このように電極体の内部短絡が発生することにより、該電極体の放電反応が終了してしまうため、負極活物質４と正極活物質５との活物質量から理論的に計算される理論放電容量よりも実際の放電容量が少なくなってしまうのである。
【００２０】
なお、前記従来例▲２▼のように、セパレータ破損保護膜を使用することによってセパレータの破損を防止できるが、内部にセパレータ破損保護膜を存在させる分だけ、内部容量が少なくなり電池としての放電容量が少なくなるのである。
【００２１】
従って、従来の渦巻型電極体を具備した非水電解液電池においては、非水電解液電池の実際の放電容量を理論放電容量に近づけるように、セパレータ破損保護膜を使用することなく、正極活物質がセパレータを破かないようにすることに解決しなければならない課題を有する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記した従来例の課題を解決する具体的手段として本発明に係る発明は、正極端子と負極端子との間に、軽金属からなる負極活物質と遷移金属の化合物を主成分とする正極活物質とをセパレータで区分しこれらを複数回巻回して形成した渦巻型電極体を具備すると共に、所要量の非水電解液を注入した非水電解液電池であって、前記負極活物質の体積を前記正極活物質の体積よりも多くし、前記巻回した渦巻型電極体の内側に、前記正極活物質の１Ａｈあたりの放電容量に対して１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下の空隙を設けることを特徴とする密閉型非水電解液電池を提供するものである。
【００２３】
この発明において、前記軽金属は、リチウム、アルミニウム、マグネシウムまたはこれ等の二種以上の合金であること；前記遷移金属の化合物は、硫化第二鉄であること；前記電池には、電池内の圧力が上昇した場合に変形する安全弁を配設したこと；前記安全弁が変形することにより、正極あるいは負極のリード線の電気的な接続を切断させるか、または開裂してガスを排気させること；を付加的な要件として含むものである。
【００２４】
本発明に係る密閉型非水電解液電池は、該非水電解液電池内に配設する負極活物質の体積を正極活物質の体積よりも多くし、前記正極活物質の１Ａｈあたりの放電容量に対して、１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下の空隙部を巻回の内側に設けることにより、正極活物質の膨張によってセパレータを破くことを回避して内部短絡を防止し、また、電極体の内側の空隙を大きくしすぎることによる電極体の量の低下を防止し、十分な放電容量を確保して、非水電解液電池の実際の放電容量を理論放電容量に近づけることができるのである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を具体的な実施の形態に基づいて詳しく説明する。
本発明の実施の形態に係る非水電解液電池を略示的に示した縦断面図を図１に示す。非水電解液電池１１は、有底円筒体の電池缶１２によって略円柱形状に形成されている。そして、非水電解液電池１１の一端部側に正極端子（電池蓋）１３が配設され、他端部側は電池缶１２の底部をわずかに突出させた負極端子１４が設けられている。前記正極端子（電池蓋）１３としては、例えば、鉄等の鋼材を使用することができ、その表面にニッケルメッキ等を施すことが好ましい。
【００２６】
電池缶１２の内部で、正極端子１３と負極端子１４との間に、渦巻状に形成した電極体、即ち渦巻型電極体１５が配設され、その中心部には所定大きさの空隙部１５ａを残存させてある。
【００２７】
この渦巻型電極体１５は、図２に示したように、帯状の軽金属からなる負極活物質１６と、帯状の遷移金属の化合物を主成分とする正極活物質１７と、これら負極活物質１６と正極活物質１７とを区分する帯状の第１及び第２のセパレータ１８ａ、１８ｂとによって構成されており、これら負極活物質１６と正極活物質１７と第１及び第２のセパレータ１８ａ、１８ｂとを積層した状態にして多数回に亘って巻回し、中心部に空隙部１５ａを残して渦巻状にした、いわゆるスパイラル構造に形成されているものである。
【００２８】
この負極活物質１６に使用される軽金属としては、例えば、リチウム、アルミニウム、マグネシウムまたはこれ等の二種以上の合金等を使用することができる。また、正極活物質１７に使用される遷移金属の化合物としては、例えば、硫化第二鉄等を使用することができる。
【００２９】
この場合に、図３に示したように、正極活物質１７は、正極集電体１７ａと、該正極集電体１７ａの内周面側に塗布された正極内周層１７ｂと、前記正極集電体１７ａの外周面側に塗布された正極外周層１７ｃとによって形成されており、正極集電体１７ａは、例えば、アルミニウム箔が使用でき、正極内周層１７ｂと正極外周層１７ｃは、硫化第二鉄からなっている。
【００３０】
このように、負極活物質１６としてリチウムを用い、正極活物質１７の主材として硫化第二鉄を用いて、これらを巻回させることにより、電極面積を大きくできて、エネルギー密度を高くすることができるため、放電容量を大きくでき、重負荷の商品を大電流で駆動することができると共に、軽量な非水電解液電池１１にすることができ、小型・携帯性が良く、放電特性が優れた電池にすることができるのである。
【００３１】
電池缶１２の内部に配設した渦巻型電極体１５において、その負極活物質１６には、負極リード１９を取り付けてあり、該負極リード１９は、負極端子１４に電気的に接続させてある。この負極リード１９としては、例えば、アルミニウムまたはニッケル等を使用することができる。
【００３２】
また、正極活物質１７には、正極リード２０を取り付けてあり、該正極リード２０は、安全弁２１に形成された突起部２１ａに、例えば、溶接手段等によって電気的に接続させてあり、この安全弁２１は、正極端子（電池蓋）１３に電気的に接続されている。即ち、正極活物質１７と正極端子１３は、正極リード２０と安全弁２１とを介して正極端子１３に電気的に接続されているのである。この正極リード２０としては、例えば、アルミニウムまたはニッケル等を使用することができる。
【００３３】
更に、電池缶１２の内部、即ち、非水電解液電池１１内には、図示はしていないが所要量の非水電解液が注入されている。この非水電解液としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、ＬｉＩ等の従来より公知のものがいずれも使用可能であるが、六フッ化リン酸リチウムを１モル／Ｌ溶解した炭酸プロピレンと１，２−ジメチキシエタンとを混合した非水電解液等を使用することが好ましい。
【００３４】
電池缶１２内に、渦巻型電極体１５を収納配設する場合には、該渦巻型電極体１５が電池缶１２に直接接触しないように、底部側と上部側とに絶縁板２２ａ、２２ｂを配設する。そして、安全弁２１は、絶縁部材で形成した中間嵌合体２３を介してストッパー部材２４に取り付けられ、これらは絶縁板２２ａに当接して配設された絶縁封口ガスケット２５に支持させると共に、安全弁２１を正極端子１３に接触させた状態で電池缶１２の上端部をかしめて封口させるのである。
【００３５】
このように形成された非水電解液電池１１において、負極活物質１６と負極端子１４とが電気的に接続され、正極活物質１７と正極端子１３とが電気的に接続され、非水電解液電池１１内に所要量の非水電解液を注入することによって、正極端子１３と負極端子１４とを介して、非水電解液電池１１内に蓄えられた電気を取り出すことができる。
【００３６】
この際、正極活物質１７に使用した硫化第二鉄の体積の膨張率が、負極活物質１６に使用したリチウムの体積の減少率よりも高いため、本発明に係る非水電解液電池１１においては、非水電解液電池１１内に収納させる負極活物質１６の体積を正極活物質１７の体積よりも多く（０．１〜６％程度）してある。
【００３７】
そして、負極活物質１６と正極活物質１７とセパレータ１８ａ、１８ｂとを巻回させた渦巻型電極体１５の内側には、正極活物質１７の１Ａｈあたりの放電容量に対して、１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下の空隙部を設けている。これを数式で表したものを下記式１に示す。
【式１】
５００≧空間容積（ｍｍ３）／正極活物質容量（Ａｈ）≧１７０
【００３８】
この空隙部の容積は、巻回した負極活物質１６と正極活物質１７とセパレータ１８ａ、１８ｂとの体積及び／または非水電解液の注入量を適宜変化させることによって、調整することができる。
【００３９】
正極活物質１７の１Ａｈあたりの放電容量に対する空隙部の容積を１．７ｃｃ（１７０ｍｍ３）以上にした場合には、正極活物質１７が膨張できる十分な空隙部を設けることができ、前記正極活物質１７が変形してセパレータ１８ａ、１８ｂを破くことによる内部短絡を防止することができる。また、前記空隙部の容積を５．０ｃｃ（５００ｍｍ３）よりも多くした場合には、その分負極活物質１６と正極活物質１７とを配設収納させるスペースが少なくなり、両物質の体積を小さくしなければならないので十分な放電容量を得ることができなくなる。
【００４０】
従って、負極活物質１６と正極活物質１７とセパレータ１８ａ、１８ｂとを巻回させた渦巻型電極体１５の内側に形成させる空隙部の容積は、中心部の空隙部１５ａも含めて正極活物質１７の１Ａｈあたりの放電容量に対して、１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下にすることが好ましいのである。
【００４１】
また、本発明に係る非水電解液電池１１においては、何らかの事情により、非水電解液電池１１内の圧力が上昇した場合は、安全弁２１が変形するようになっている。
【００４２】
安全弁２１には、図示はしていないが前記安全弁２１が変形したときに開裂される開裂部が設けられており、また、正極端子（電池蓋）１３には、図示はしていないがガス排気口が形成されている。
【００４３】
そのため、何らかの原因により、非水電解液電池１１内の圧力が上昇した場合には、安全弁２１が変形することによって、前記開裂部が開裂して非水電解液電池１１内に発生したガスを正極端子（電池蓋）１３のガス排気口を介して非水電解液電池１１の外に排気させる、または正極リード２０の電気的な接続を切断し、非水電解液電池１１を使用できない状態にさせることができるようになり、非水電解液電池１１を使用した場合の安全性を高くすることができるのである。
【００４４】
この安全弁２１は、必ずしも正極端子（電池蓋）１３側に配設させるというものではなく、負極端子１４側に配設させても良いのである。この場合には、負極端子１４にガス排気口を形成し、該ガス排気口を介して非水電解液電池１１内に発生したガスを排気させ、または負極リード１９の電気的な接続を切断し、非水電解液電池１１を使用できない状態にさせても良いのである。
【００４５】
以下に、本発明に係る非水電解液電池１１のより具体的な実施例を比較例と共に示す。
（実施例１）
実施例１においては、基本的には前記実施の形態で説明した図１〜図３に示した構成を有するものであって、その非水電解液電池１１の内部に配設されている渦巻型電極体１５について具体例を挙げて説明する。渦巻型電極体１５を構成する負極活物質１６は、帯状のリチウムによって形成され、正極活物質１７は、帯状に形成された正極集電体１７ａと、該正極集電体の内周面側に塗布された正極内周層１７ｂと、前記正極集電体の外周面側に塗布された正極外周層１７ｃとによって構成されていることは既に説明したとおりである。
【００４６】
前記正極集電体１７ａとしては、厚さ２０μｍの帯状のアルミ箔を使用した。また、前記正極内周層１７ｂ及び正極外周層１７ｃとしては、粉砕した硫化第二鉄を９１重量部と、導電剤であるグラファイトを６重量部と、バインダーであるＰＶｄＦを３重量部とを混合したものを溶剤Ｎ−メチルピロリドンに分散させてスラリー状とし、前記正極集電体１７ａの両面に塗布した。
【００４７】
この正極内周層１７ｂ及び正極外周層１７ｃとを塗布した前記正極集電体１７ａを乾燥させた後、ローラープレス機により圧縮成型させたものを正極活物質１７とした。このときの正極内周層１７ｂと正極外周層１７ｃとの厚さは、それぞれ６５μｍであり、正極活物質１７の全体の長さは２８４ｍｍであり、正極活物質１７の全体の幅は４０ｍｍであった。
【００４８】
また、このときの正極内周層１７ｂと正極外周層１７ｃとを合計した質量は４．４ｇであり、前記正極内周層１７ｂと正極外周層１７ｃと理論的な正極活物質容量は３７４０ｍＡｈであり、体積あたりの正極活物質容量は２５３０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００４９】
負極活物質１６としては、厚さ１７０μｍ、長さ２９６ｍｍ、幅４０ｍｍの帯状のリチウムを使用した。このときの負極活物質１６の質量は１．０７ｇであり、理論的な負極活物質容量は４１５０ｍＡｈであった。
【００５０】
セパレータ１８ａ、１８ｂとしては、２５μｍの微孔性ポリプロピレンフィルムを使用した。そして、セパレータ１８ａ、正極活物質１７、セパレータ１８ｂ、負極活物質１６の順に積層させ、セパレータ１８ａが最内周になるようにして、外径が４．５ｍｍの巻芯を使用して、渦巻き状に多数回巻回して渦巻型電極体１５を作製した。
【００５１】
このとき、巻回した渦巻型電極体１５の中心部に残存する空隙部１５ａは、６３６ｍｍ３であった。この渦巻型電極体１５をニッケルメッキを施した鉄等の鋼材製の電池缶１２の内部に収納させ、前記実施の形態で説明したように、必要な各種部品を適切に配設して、電池缶１２の端部をかしめて封口させた。
【００５２】
この電池缶１２内に、六フッ化リン酸リチウムを１モル／Ｌ溶解した炭酸プロピレンと１，２−ジメチキシエタンとを混合させた非水電解液を、渦巻型電極体１５の内側の空隙が、空間容積（ｍｍ３）／正極容量（Ａｈ）＝１７０、即ち、正極活物質１７の１Ａｈあたりの放電容量に対して１．７ｃｃになるように調整して注入し、直径１４ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形の非水電解液電池１１を作製した。
【００５３】
（実施例２）
実施例２において、正極活物質１７としては、実施例１と同一の正極集電体材料を用い、全体の長さを２４０ｍｍにした他は、実施例１と同一にした。このときの正極内周層と正極外周層とを合計した質量は３．６ｇであり、前記正極内周層と正極外周層と理論的な正極活物質容量は３０７０ｍＡｈであり、体積あたりの正極活物質容量は２４５０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００５４】
負極活物質１６としては、実施例１と同一のリチウムを用い、全体の長さを２５０ｍｍにした他は、実施例１と同一にした。このときの負極活物質１６の質量は０．９１ｇであり、理論的な負極活物質容量は３５００ｍＡｈであった。
【００５５】
セパレータ１８ａ、１８ｂとしては、実施例１と同一の微孔性ポリプロピレンフィルムを用いた。そして、セパレータ１８ａ、正極活物質１７、セパレータ１８ｂ、負極活物質１６の順に積層させ、セパレータ１８ａが最内周になるようにして、外径が７ｍｍの巻芯を使用して、渦巻き状に多数回巻回して渦巻型電極体１５を作製した。このとき、渦巻型電極体１５における内側の中心部に残存した空隙部１５ａは１５３８ｍｍ３であった。
【００５６】
非水電解液としては、実施例１と同一の六フッ化リン酸リチウムを１モル／Ｌ溶解した炭酸プロピレンと１，２−ジメチキシエタンとを混合させた非水電解液を用い、巻回した渦巻型電極体１５の内側の空隙が、空間容積（ｍｍ３）／正極容量（Ａｈ）＝５００、即ち、正極活物質１７の１Ａｈあたりの放電容量に対して５．０ｃｃになるように調整して注入した。その他の構成部分については、実施例１と同様にして作製した。
【００５７】
（比較例１）
比較例１において、正極活物質１７としては、実施例１と同一の正極集電体材料を用い、全体の長さを２８０ｍｍにした他は、実施例１と同一にした。このときの正極内周層と正極外周層とを合計した質量は４．３ｇであり、前記正極内周層と正極外周層と理論的な正極活物質容量は３６５０ｍＡｈであり、体積あたりの正極活物質容量は２５００ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００５８】
負極活物質１６としては、実施例１と同一のリチウムを用い、全体の長さを２９３ｍｍにした他は、実施例１と同一にした。このときの負極活物質１６の質量は１．０６ｇであり、理論的な負極活物質容量は４１００ｍＡｈであった。
【００５９】
セパレータ１８ａ、１８ｂとしては、実施例１と同一の微孔性ポリプロピレンフィルムを用いた。そして、セパレータ１８ａ、正極活物質１７、セパレータ１８ｂ、負極活物質１６の順に積層させ、セパレータ１８ａが最内周になるようにして、外径が４．４ｍｍの巻芯を使用して、渦巻き状に多数回巻回して電極体１５を作製した。このとき、巻回した渦巻型電極体１５の内側の中心部空間１５ａは、６０８ｍｍ３であった。
【００６０】
非水電解液としては、実施例１と同一の六フッ化リン酸リチウムを１モル／Ｌ溶解した炭酸プロピレンと１，２−ジメチキシエタンとを混合させた非水電解液を用い、巻回した渦巻型電極体１５の内側の空隙が、空間容積（ｍｍ３）／正極容量（Ａｈ）＝１６６、即ち、正極活物質１７の１Ａｈあたりの放電容量に対して１．６６ｃｃになるように調整した。その他については、実施例１と同様にして作製した。
【００６１】
（比較例２）
比較例２において、正極活物質１７としては、実施例１と同一の正極集電体材料を用い、全体の長さを２１４ｍｍにした他は、実施例１と同一にした。このときの正極内周層と正極外周層とを合計した質量は３．３ｇであり、前記正極内周層と正極外周層と理論的な正極活物質容量は２８００ｍＡｈであり、体積あたりの正極活物質容量は２４８０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
【００６２】
負極活物質１６としては、実施例１と同一のリチウムを用い、全体の長さを２２２ｍｍにした他は、実施例１と同一にした。このときの負極活物質１６の質量は０．８０ｇであり、理論的な負極活物質容量は３１００ｍＡｈであった。
【００６３】
セパレータ１８ａ、１８ｂとしては、実施例１と同一の微孔性ポリプロピレンフィルムを用いた。そして、セパレータ１８ａ、正極活物質１７、セパレータ１８ｂ、負極活物質１６の順に積層させ、セパレータ１８ａが最内周になるようにして、外径が７．５ｍｍの巻芯を使用して、渦巻き状に多数回巻回して電極体１５を作製した。このとき、巻回した渦巻型電極体１５における内側の中心部に残存した空間１５ａは、１７６６ｍｍ３であった。
【００６４】
非水電解液としては、実施例１と同一の六フッ化リン酸リチウムを１モル／Ｌ溶解した炭酸プロピレンと１，２−ジメチキシエタンとを混合させた非水電解液を用い、巻回した渦巻型電極体１５の内側の空隙が、空間容積（ｍｍ３）／正極容量（Ａｈ）＝６３９、即ち、正極活物質１７の１Ａｈあたりの放電容量に対して６．３９ｃｃになるように調整した。その他については、実施例１と同様にして作製した。
【００６５】
前記実施例１、２及び比較例１、２について、１００ｍＷの定電力で放電させた場合の放電容量を表１に示す。
【表１】
2004063410.tif 000003
【００６６】
表１から明らかなように、実施例１、２のいずれの非水電解液電池においても、放電容量が２０００ｍＡｈ以上の高放電容量を示したことに対し、比較例１、２の非水電解液電池は、いずれも２０００ｍＡｈ以下の低放電容量を示した。特に、比較例１については、図示はしていないが放電の末期において、急激に放電電圧が低下したため、十分な放電容量を得られなかった。
【００６７】
この比較例１の非水電解液電池を調査したところ、該電池が発熱をしていた。この熱が下がった後に該電池を分解して確認したところ、セパレータが破れて、内部短絡が生じていることが分かった。
【００６８】
同様に、実施例１、２及び比較例２の非水電解液電池についても分解して確認したところ、実施例１については、電極体が皺になっており、巻回した渦巻型電極体の内側の空隙が埋められてはいたが、セパレータを破くまでには至っていなかった。実施例例２については、巻回した電極体の内側の空隙が狭くなっていたが、完全に埋められてはいなかった。比較例２については、巻回した渦巻型電極体の内側の空隙に、まだ十分な空間が残っていた。
【００６９】
つまり、比較例１の非水電解液電池においては、巻回の内側の空隙が十分に設けられていなかったため、内部短絡が発生して放電が途中で終了し、放電容量が小さくなったものであり、比較例２の非水電解液電池においては、巻回の内側の空隙が大きすぎたため、該電池内に収納させた負極活物質と正極活物質との体積及び／または非水電解液の注入量が少なくなり、十分な放電容量を得ることができなくなったものと認められる。
【００７０】
従って、巻回の内側の空隙を、巻回した負極活物質と正極活物質とセパレータとの体積及び／または非水電解液の注入量を調整して、正極活物質の１Ａｈあたりの放電容量に対して、１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下にすることにより、正極活物質の体積が膨張しても、渦巻型電極体の内側の空隙部がなくならないようにし、膨張による変形の度合いを緩和して正極活物質がセパレータを破くことによる内部短絡を防止し、非水電解液電池の実際の放電容量を理論放電容量に近づけて、放電容量を高くすることができるのである。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る密閉型非水電解液電池は、正極端子と負極端子との間に、軽金属からなる負極活物質と遷移金属の化合物を主成分とする正極活物質とをセパレータで区分しこれらを複数回巻回して形成した渦巻型電極体を具備すると共に、所要量の非水電解液を注入した非水電解液電池であって、前記負極活物質の体積を前記正極活物質の体積よりも多くし、前記巻回した渦巻型電極体の内側に、前記正極活物質の１Ａｈあたりの放電容量に対して１．７ｃｃ以上５．０ｃｃ以下の空隙を設ける構成としたことにより、充放電によって正極活物質の体積が膨張しても、正極活物質によるセパレータの破損が回避され、それによって内部短絡を防止し、非水電解液電池の実際の放電容量を理論放電容量に近づけて、高放電容量を得ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る密閉型の非水電解液電池を略示的に示した断面図である。
【図２】同実施の形態に使用される負極活物質と正極活物質とを巻回させて形成した渦巻型電極体を略示的に示した説明図である。
【図３】同渦巻型電極体の一部の拡大図である。
【図４】従来例の密閉型の非水電解液電池を放電させた後の略示的断面図である。
【符号の説明】
１１　非水電解液電池、　１２　電池缶、　１３　正極端子（電池蓋）
１４　負極端子、　１５　電極体、　１５ａ　空隙部、　１６　負極活物質、　１７　正極活物質、　１８ａ、１８ｂ　第１及び第２のセパレータ、
１９　負極リード、　２０　正極リード、　２１　安全弁、　２１ａ　突起部、２２ａ、２２ｂ　絶縁板、　２３　中間嵌合体、　２４　ストリッパ、
２５　絶縁封口ガスケット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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