(57)【要約】【課題】本発明は、電極リードのエッジに起因する、卷回電極体の不良発生を抑制することができる電極リードを使用した卷回電極体を提供することを目的とする。【解決手段】卷回電極体８は、正極集電体３に正極リード２を固定する正極１と、負極集電体９に負極リードを固定する負極５とを、セパレータ６を介して卷回する。正極リード２は、表面に溝を有する。溝がない部分の肉厚に対する、溝の底がある部分の肉厚の比率が、０．２〜０．８の範囲にある。正極リード２は溝の部分で折れ曲がる。【選択図】　　　　図６
2004146160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池用電極の電極集電体に固定される電極リードにおいて、
表面に溝を有する
ことを特徴とする電極リード。
【請求項２】
溝がない部分の肉厚に対する、溝の底がある部分の肉厚の比率が、０．２〜０．８の範囲にある
ことを特徴とする請求項１記載の電極リード。
【請求項３】
溝を１〜３本の範囲で有する
ことを特徴とする請求項１記載の電極リード。
【請求項４】
両面に溝を有する
ことを特徴とする請求項１記載の電極リード。
【請求項５】
正極リードである
ことを特徴とする請求項１記載の電極リード。
【請求項６】
正極集電体に正極リードを固定する正極と、
負極集電体に負極リードを固定する負極とを、
セパレータを介して卷回する卷回電極体において、
少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが、表面に溝を有する
ことを特徴とする卷回電極体。
【請求項７】
溝がない部分の肉厚に対する、溝の底がある部分の肉厚の比率が、０．２〜０．８の範囲にある
ことを特徴とする請求項６記載の卷回電極体。
【請求項８】
溝を１〜３本の範囲で有する
ことを特徴とする請求項６記載の卷回電極体。
【請求項９】
両面に溝を有する
ことを特徴とする請求項６記載の卷回電極体。
【請求項１０】
正極集電体に正極リードを固定する正極と、
負極集電体に負極リードを固定する負極とを、
セパレータを介して卷回する卷回電極体を有する電池において、
少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが、表面に溝を有する
ことを特徴とする電池。
【請求項１１】
溝がない部分の肉厚に対する、溝の底がある部分の肉厚の比率が、０．２〜０．８の範囲にある
ことを特徴とする請求項１０記載の電池。
【請求項１２】
溝を１〜３本の範囲で有する
ことを特徴とする請求項１０記載の電池。
【請求項１３】
両面に溝を有する
ことを特徴とする請求項１０記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極リードに関する。　また、本発明は、この電極リードを使用する卷回電極体に関する。また、本発明は、この卷回電極体を使用する電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用電気機器に用いられる電池として、ニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケル亜鉛二次電池、リチウムイオン電池等が知られている。
【０００３】
中でもリチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を有することで注目を浴び、最近ではパソコンや携帯機器のバックアップ電源の主流になりつつある。
【０００４】
非水電解液二次電池は、重負荷放電やサイクル寿命等について良好な特性を得るために、帯状の負極と正極とをセパレータを介して対向させて巻回し、負極と正極とにそれぞれ負極リードと正極リードが接続されて電池缶に収納される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した非水電解液二次電池の容量や特性をさらに上げるためには、巻回電極体の最内径をより小さくして、巻回電極体の体積を増やす試みが行なわれている。
【０００６】
図８は、従来のリチウムイオン電池に用いられる、正極とこの正極に固定される正極リードを示す斜視図である。正極１は、正極集電体３と正極合剤層４からなっている。正極集電体３の左側（図面上）は、正極合剤層不存在域３ａであり、正極集電体３がむき出しになっている。正極集電体３の右側（図面上）では、その両面に正極合剤層４が形成されている。
【０００７】
正極合剤層不存在域３ａには、正極リード２が固定されている。正極リード２は短冊状のアルミニウム製の板からなっている。
【０００８】
この正極１は、セパレータ、負極、およびセパレータの順に積層されさらに卷回されて卷回電極体が作製される。
【０００９】
図９は、従来のリチウムイオン電池に用いられる卷回電極体において、正極リードのエッジに起因して正極、負極、およびセパレータがダメージを受ける様子を示した断面図である。
【００１０】
図９からわかるように、巻締めにより正極リード２を外側に凸に変形しようとする力が作用する。この力に対して、正極リード２には、その剛性によりもとの平面状態に戻ろうとする反発力が発生する。その結果、正極リード２のエッジ部分の近傍（図９においてａで示す領域）には応力が集中し、正極１、負極５、およびセパレータ６は、局所的に大きな圧縮力と曲げ力を受ける。これにより、機械的強度が小さいプラスチックからなるセパレータ６には、損傷が発生する場合がある。特に、正極集電体上の正極合剤層の終端部に、正極合剤スラリーの塗布の不良に起因する凸部が生成すると、この凸部に接触するセパレータには損傷が発生するおそれがある。
【００１１】
そのため、巻回電極体８の最内周に接続された正極リード２が障害となることにより不良が発生し、生産性が大幅に悪化する問題がある。
【００１２】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電極リードのエッジに起因する、卷回電極体の不良発生を抑制することができる電極リード、この電極リードを使用する卷回電極体、およびこの卷回電極体を使用する電池を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電極リードは、電池用電極の電極集電体に固定される電極リードにおいて、表面に溝を有するものである。この電極リードは、その幅方向の曲げの力により、溝の部分で屈曲しやすくなる。
【００１４】
本発明の卷回電極体は、正極集電体に正極リードを固定する正極と、負極集電体に負極リードを固定する負極とを、セパレータを介して卷回する卷回電極体において、少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが、表面に溝を有するものである。正極リードまたは（および）負極リードは、正極および負極が卷回されて卷回電極体となったときに、幅方向の曲げの力を受けるので、溝の部分で屈曲する。
【００１５】
本発明の電池は、正極集電体に正極リードを固定する正極と、負極集電体に負極リードを固定する負極とを、セパレータを介して卷回する卷回電極体を有する電池において、少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが、表面に溝を有するものである。正極リードまたは（および）負極リードは、卷回電極体内において、幅方向の曲げの力を受けているので、溝の部分で屈曲している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
まず、電極リードにかかる発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の電極リードの一例である正極リードを示す斜視図である。正極リード２は、その断面が略長方形の短冊状の板である。正極リード２は所定の長さに切断してある。正極リード２はこの所定の長さのものに限定されない。所定の長さに切断する前の、リボン状のものであっても本発明が適用できることはもちろんである。
【００１７】
正極リード２はアルミニウムからなる。正極リード２の材質はアルミニウムに限定されない。正極リード２の材質としては、このほかニッケル，銅，または、それらの合金やクラッド材などを採用することができる。
【００１８】
正極リード２の上の面（図面上）には、幅方向の中央で長手方向に連続した、溝２ａが形成されている。溝２ａの断面形状はＶ字型をしている。溝２ａの断面形状はこのＶ字型に限定されない。溝２ａの断面形状は、このほかＵ字型、矩形型などを採用することができる。要するに、溝２ａの底と、溝２ａが形成されていない裏側（図面上）の面との間の厚さが、正極リード２のうち溝２ａが形成されていない部分の厚さより薄ければよい。
【００１９】
溝２ａは、正極リード２の上の面に１本形成されている。溝２ａの本数は、この１本に限定されない。溝２ａの本数は複数であってもかまわない。溝２ａの本数は、３本以内であることが好ましい。溝２ａの本数がこの範囲内にあると、正極リード２が卷回電極体の断面円形状に充分沿うことができる。また、正極リード２の溝加工のコストを低く抑えることができる。
【００２０】
正極リード２において、溝２ａの両側には、帯状の分割域２ｂが形成される。図１の例では、分割域２ｂが２つある。２つの分割域２ｂの幅はほぼ同一である。分割域２ｂの幅は、ほぼ同一の場合に限定されない。分割域２ｂが複数あるときは、分割域２ｂの幅のうち最も狭い幅に対する最も広い幅の比率が、１〜２の範囲にあることが好ましい。比率がこの範囲内にあると、正極リード２が卷回電極体の断面円形状に充分沿うことができる。
【００２１】
溝２ａは、正極リード２の上の面（図面上）に設けられている。卷回電極体においては、溝２ａの形成されている面が、卷回電極体の内側を向いている。正極リード２の２つの面のうち、溝２ａが形成される面は、卷回電極体の内側の面に限定されない。正極リード２の２つの面のうち、卷回電極体の外側の面であってもかまわない。
【００２２】
さらに、正極リード２の２つの面双方に溝２ａを形成してもかまわない。２つの面双方に溝２ａを形成するときは、正極リード２の幅方向において、２つの面の溝を同じ位置に形成しても良いし、異なる位置に形成しても良い。要するに、正極リード２が幅方向の曲げの力を受けたときに、折れ曲がりやすい部分ができていればよい。この条件を満足するものであれば、溝２ａを形成する位置はいかなる態様をもとることができる。
【００２３】
図２は、本発明の電極リードの一例である正極リードの断面図である。正極リード２の肉厚のうち、溝２ａのない部分の肉厚をｔ０　とする。溝２ａの底がある部分の肉厚をｔ１　とする。溝２ａがない部分の肉厚ｔ０　に対する、溝２ａの底がある部分の肉厚ｔ１　の比率（ｔ１　／ｔ０　）は、０．２〜０．８の範囲にあることが好ましい。比率（ｔ１　／ｔ０　）がこの範囲内にあると、超音波溶接等により溝２ａの部分で切断されるのを防止できる。また、正極リード２は幅方向の曲げの力に対して溝２ａの部分が容易に曲がる。
【００２４】
溝２ａの断面形状がＶ字型のほかＵ字型、矩形型などである場合、溝２ａの本数が２〜３本である場合、溝２ａが卷回電極体の外側を向いている場合、および、正極リード２の２つの面双方に溝２ａを形成する場合においても、溝２ａがない部分の肉厚ｔ０　に対する、溝２ａの底がある部分の肉厚ｔ１　の比率（ｔ１　／ｔ０　）は、０．２〜０．８の範囲にあることが好ましい。比率（ｔ１　／ｔ０　）がこの範囲内にあることが好ましい理由は上述したとおりである。
【００２５】
本実施の形態では、電極リードの例として正極リード２について説明した。電極リードは正極リードに限定されない。電極リードとしては負極リードも採用することができる。
【００２６】
負極リードはニッケルからなっている。負極リードの材質はニッケルに限定されない。負極リードの材質は、このほか銅，アルミニウムまたは、それらの合金やクラッド材などを採用できる。
負極リードは、この材質以外の点については、正極リード２で述べたと同様とすることが好ましい。
【００２７】
以上のことから、本実施の形態によれば、電池用電極の電極集電体に固定される電極リードにおいて、この電極リードが表面に溝を有するので、電極リードは、その幅方向の曲げの力により、溝の部分で屈曲しやすくなる。この電極リードを卷回電極体に使用すると、電極リードのエッジに起因する、卷回電極体の不良発生を抑制することができる。
【００２８】
つぎに、上述の電極リードを使用する卷回電極体にかかる発明の実施の形態について説明する。卷回電極体については、その作製手順に沿って説明する。
【００２９】
最初に、正極について説明する。図３は、本発明の卷回電極体に用いる正極を示す斜視図である。正極１は、正極集電体３と正極合剤層４からなっている。正極集電体３は帯状の金属箔であり、例えばアルミニウムからなる。正極集電体３の左側（図面上）は、正極合剤層不存在域３ａであり、正極集電体３がむき出しになっている。正極集電体３の右側（図面上）では、その両面に正極合剤層４が形成されている。
【００３０】
正極合剤層４に含まれる、正極活物質としては、以下の電池電極材料が挙げられる。
すなわち、ＣｕＯ、Ｃｕ２　Ｏ、Ａｇ２　Ｏ、ＣｕＳ、ＣｕＳＯ４　などのＩ属金属化合物、ＴｉＯ２　、ＴｉＳ２　、ＳｉＯ２　、ＳｎＯなどのＩＶ属金属化合物、ＶＯ２　、Ｖ２　Ｏ５　、Ｖ６　Ｏ１２、ＶＯｘ、ＮｂＯ２　、Ｎｂ２　Ｏ５　、Ｂｉ２　Ｏ３　、Ｓｂ２　Ｏ３　などのＶ属金属化合物、ＣｒＯ３　、Ｃｒ２　Ｏ３　、ＭｏＯ２　、ＭｏＯ３　、ＭｏＳ２　、ＷＯ２　、ＷＯ３　、ＳｅＯ２　などのＶＩ属金属化合物、ＭｎＯ２　、Ｍｎ２　Ｏ３　などのＶＩＩ属金属化合物、Ｆｅ２　Ｏ３　、ＦｅＯ、Ｆｅ３　Ｏ４　、ＦｅＳ２　、ＮｉＯ２　、Ｎｉ２　Ｏ３　、ＮｉＯ、ＣｏＯ３　、ＣｏＯなどのＶＩＩＩ属金属化合物、または、一般式ＬｉｘＭＸ２　、ＬｉｘＭＮｙＸ２　（Ｍ、ＮはＩからＶＩＩＩ属の金属、Ｘは酸素、硫黄などのカルコゲン化合物を示す。）などで表される、例えば、リチウム−コバルト系複合酸化物あるいはリチウム−マンガン系複合酸化物などの金属化合物などが使用できる。
【００３１】
一般式ＬｉＭＯ２　の複合酸化物は、Ｍとしては具体的には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅからなる群のうちの少なくとも１種以上を含有することが好ましい。
【００３２】
また、ＳＯ２　、ＳＯＣｌ２　、（ＣＦｘ）ｎ、Ａｇ２　ＣｒＯ４　、Ｂｉ２　Ｐｂ２　Ｏ５　などを使用できる。また、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などが使用できる。
【００３３】
特に、Ｌｉ＋　挿入型材料としては、二酸化マンガン、λ−ＭｎＯ２　、ＬｉＭｎ３　Ｏ６　等のマンガン酸化物、五酸化バナジウム、八酸化三バナジウム、七酸化三バナジウム等のバナジウム酸化物、ＬｉｘＣｏＯ２　、二酸化モリブデン、また二硫化チタン、二硫化モリブデン、ニオブの硫化物、ＣｕＳ等の金属硫化物、ＮｂＳｅ、ＶＳｅ２　等の金属セレン化物、ＣｕＣｌ２　、フッ化炭素等のハロゲン化物、クロム酸化物、および酸化銅等の公知の材料が使用できる。
【００３４】
正極集電体３の正極合剤層不存在域３ａには、正極リード２が固定されている。正極リード２は、上の実施の形態で説明した正極リードである。正極リード２の溝２ａを、正極合剤層不存在域３ａとは反対の方向に向けて、正極リード２を正極合剤層不存在域３ａに載置する。正極リード２は、溶接等により正極合剤層不存在域３ａに固定する。
【００３５】
つぎに、負極について説明する。負極は、負極集電体と負極合剤層からなっている。負極集電体は一定の幅を持つ帯状の金属箔であり、例えば銅からなる。負極集電体の一端には、負極合剤層不存在域があり、負極集電体がむき出しになっている。負極集電体のその他の領域では、その両面に負極合剤層が形成されている。
【００３６】
負極合剤層に含まれる、負極活物質材料にはリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料を用いることができる。例えば、リチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属あるいは半導体、またはこれらの合金あるいは化合物が挙げられる。これら金属、合金あるいは化合物は、例えば、化学式Ｄｓ　Ｅｔ　Ｌｉｕ　で表されるものである。この化学式において、Ｄはリチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素および半導体元素のうちの少なくとも１種を表わし、ＥはリチウムおよびＤ以外の金属元素および半導体元素のうち少なくとも１種を表す。また、ｓ、ｔおよびｕの値は、それぞれｓ＞０、ｔ≧０、ｕ≧０である。
【００３７】
中でも、リチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素あるいは半導体元素としては、４Ｂ族の金属元素あるいは半導体元素が好ましく、特に好ましくはケイ素あるいはスズであり、最も好ましくはケイ素である。これらの合金あるいは化合物も好ましく、具体的には、ＳｉＢ４　、ＳｉＢ６　、Ｍｇ２　Ｓｉ、Ｍｇ２　Ｓｎ、Ｎｉ２　Ｓｉ、ＴｉＳｉ２　、ＭｏＳｉ２　、ＣｏＳｉ２　、ＮｉＳｉ２　、ＣａＳｉ２　、ＣｒＳｉ２　、Ｃｕ５　Ｓｉ、ＦｅＳｉ２　、ＭｎＳｉ２　、ＮｂＳｉ２　、ＴａＳｉ２　、ＶＳｉ２　、ＷＳｉ２　あるいはＺｎＳｉ２　などが挙げられる。
【００３８】
また、リチウムを吸臓・離脱可能な負極材料としては、炭素材料，金属酸化物あるいは高分子材料なども挙げられる。炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素，人造黒鉛，コークス類，グラファイト類，ガラス状炭素類，有機高分子化合物焼成体，炭素繊維，活性炭あるいはカーボンブラック類などが挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス，ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては、酸化鉄，酸化ルテニウム，酸化モリブデンあるいは酸化スズなどが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００３９】
負極集電体の負極合剤層不存在域には、負極リードが固定されている。負極リードは短冊状の金属板である。負極リードは、溶接等により負極合剤層不存在域に固定する。
【００４０】
つぎにセパレータについて説明する。セパレータは、一定の幅を有する帯状のプラスチック膜であり、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂の微多孔膜によって構成することができる。
【００４１】
上述した正極、負極、およびセパレータを用いて卷回電極体を作製する。図４は、正極、負極、およびセパレータを用いて卷回電極体を製造する方法を示す図である。２枚のセパレータ６，６の端部を、巻芯７のスリット７ａに挟み込む。巻芯７を時計回り（図面上）に回転させセパレータ６，６を巻芯７に巻き取る。正極合剤層不存在域３ａに固定されている正極リード２を上の方（図面上）に向けて、正極１をセパレータ６のうち上のもの（図面上）と巻芯７の間に挿入して、正極１を巻芯７に巻き取る。負極５の端部のうち負極リードが固定されていない方の端部を巻芯７側に向けて、２枚のセパレータ６，６の間に挿入し、負極５を巻芯７に巻き取る。
【００４２】
正極１、負極５、およびセパレータ６の巻き取りが完了すると卷回電極体ができあがる。図５は、正極１、セパレータ６、負極５、およびセパレータ６を積層し、卷回してできあがった卷回電極体８の断面図である。卷回電極体８の最内周の近傍には、正極リード２が存在する。
【００４３】
図６は、図５に示した卷回電極体の断面のうち、一点鎖線で囲んだ領域を拡大して示した図である。卷回電極体８は、セパレータ６、正極１、セパレータ６、および負極５の順で積層され卷回されている。正極１は、正極集電体３の両側の面に正極合剤層を有している。負極５は、負極集電体９の両側の面に負極合剤層を有している。卷回電極体８の最も内側の電極は負極５である。この負極５の内側は、セパレータ６、正極集電体３、セパレータ６、および正極集電体３の順で積層されている。２周卷回された正極集電体３のうち巻芯７に近い方の正極集電体３の内側には、正極リード２が固定されている。この正極リード２の内側にはセパレータ６が卷回されている。
【００４４】
卷回電極体８の最内周（図６において、巻芯７に接しているセパレータ６の内周）の径は、２．５〜３．８ｍｍの範囲内にあることが好ましい。最内周の径がこの範囲内にあると、巻回電極体の体積が増えることによって容量アップが可能になり、且つ、巻締めにより巻芯が抜けなくなるような不具合がないという利点があるからである。
この最内周の径の範囲は、従来の卷回電極体の最内周の径が４．０ｍｍであるのに対して小さい値である。
【００４５】
図６からわかるように、正極リード２は、幅方向において中央の溝の部分で折れ曲がっている。正極リード２が中央で折れ曲がっていることとにより、正極リード２は、卷回電極体８の断面の円形状にほぼ沿っている。
【００４６】
従来の卷回電極体においては、図９からわかるように、巻締めにより正極リード２を外側に凸に変形しようとする力が作用する。この力に対して、正極リード２には、その剛性によりもとの平面状態に戻ろうとする反発力が発生する。その結果、正極リード２のエッジ部分の近傍（図９においてａで示す領域）には応力が集中し、正極１、負極５、およびセパレータ６は、局所的に大きな圧縮力と曲げ力を受ける。このため、機械的強度が小さいプラスチックからなるセパレータ６には、損傷が発生する場合がある。
【００４７】
これに対して、本発明の卷回電極体８においては、図６からもわかるように、巻締めにより正極リード２を外側に凸に変形しようとする力に対して、正極リード２の中央部が折れ曲がり、正極リード２の形状が卷回電極体８の断面の円形状にほぼ沿うので、応力集中が発生しない。したがって、正極１、負極５、およびセパレータ６において、局所的に大きな圧縮力と曲げ力を受けることがない。この結果、機械的強度が小さいプラスチックからなるセパレータは、損傷の発生が抑制される。
【００４８】
上述の実施の形態においては、正極リード２を卷回電極体８の最内周側に配置した。正極リード２には溝２ａを形成した。卷回電極体８の最内周側の電極リードは正極リード２に限定されない。最内周側の電極リードは負極リードであっても良い。負極リードには、上述した正極リード２と同様に溝を設ける。正極リードは、従来の短冊状の溝のないものを用いることができる。
【００４９】
卷回電極体の最内周側に、溝を設けた正極リードまたは溝を設けた負極リードを配置する場合において、卷回電極体の外側に配置する負極リードまたは正極リードに溝を設けることはかまわない。それぞれ負極リードまたは正極リードの形状を、卷回電極体の断面の円形状に沿わせることができる。
【００５０】
本実施の形態では、リチウムイオン電池に用いる卷回電極体について説明した。卷回電極体は、リチウムイオン電池に用いるものに限定されない。このほかの電池に用いられる卷回電極体であっても本発明は適用できる。
【００５１】
以上のことから、本実施の形態によれば、正極集電体に正極リードを固定する正極と、負極集電体に負極リードを固定する負極とを、セパレータを介して卷回する卷回電極体において、少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが、表面に溝を有するので、正極リードまたは（および）負極リードは、正極および負極が卷回されて卷回電極体となったときに、幅方向の曲げの力を受け、溝の部分で屈曲する。この結果、卷回電極体の最内周の径を小さくしても、電極リードのエッジに起因する、卷回電極体の不良発生を抑制することができる。
【００５２】
正極リードの材質をより柔らいものを使用することによっても同様の効果が期待できるが、柔らかい場合、巻回電極体の最内周に接続された正極リードの正極蓋と溶接する延長部分が、電池を製作する途中の工程で折れ曲がる等が発生し、生産性を低下させる問題が発生する。
【００５３】
正極リードの幅を小さくすることも考えられるが、正極リードに流させる電流の関係から小さくできない。電流が流れる断面積を確保するために、正極リードの幅を狭くした分正極リードの厚さを厚くすることも考えられる。しかし、正極リードを厚くすると、卷回電極体を作ったときに正極リードのところに大きな段差ができてしまう。また、正極リードの幅が狭くなると溶接が困難になる。
【００５４】
正極リードの幅方向の断面形状を当初から円弧状にしておくことも考えられる。正極リードの幅方向の断面形状を円弧状にすると、図４からもわかるように、正極リード２より巻芯７側の正極合剤層不存在域３ａの方向が巻芯７側を向かなくなる。その結果、正極１の巻き取りが困難になる。また、断面が丸くなっているので溶接も困難になる。
【００５５】
これらのことを加味すると、本発明のように正極リードに溝加工を施す方法が、生産性や特性を損ねることがなく、有効な方法となる。
【００５６】
つぎに、上述の卷回電極体を使用する電池にかかる発明の実施の形態について説明する。　図７は、本発明の電池の一例としての円筒型非水電解液電池の断面図である。図７の例においては、例えば有底円筒状のニッケルメッキが施された鉄製の電池缶１６内に、電解液が含浸された卷回電極体８が収容されている。
【００５７】
端子板１０は、電池の正極側端子導出部となり、例えばステンレスにより作製される。この端子板１０は外側に膨出する皿状に形成され、その一部に、通気孔（図示していない）が穿設されている。
【００５８】
この端子板１０の内側には、例えばアルミニウムより成り、端子板１０とは反対側に膨出する皿状の安全弁装置１１が重ねられて配置される。この安全弁装置１１は、電池缶１６の内部圧力の上昇等によって変形してこれら卷回電極体８と端子板１０との電気的接続を解除する。安全弁装置１１は、電池内部でガスが異常発生した時に電池内部のガスを外部へ逃がす仕組みの開裂弁装置及び過充電時に電流を遮断する遮断弁装置とを備えている。
【００５９】
安全弁装置１１には、リング状の絶縁体を介してストリッパーディスクが対向して配置される。このストリッパーディスクの中心部には透孔が穿設され、この透孔を通じて安全弁装置１１の中心部に形成した突出部が、卷回電極体８側に導出するようになされる。
【００６０】
安全弁装置１１の突出部の先端には、例えばアルミニウムによるサブディスクが溶接され、このサブディスクには、卷回電極体８から導出された正極リード２の遊端が溶接される。
【００６１】
卷回電極体８は、それぞれフィルム状の正極１と負極５とが、フィルム状のセパレータ６を介して積層され、この積層フィルムが、円筒状に渦巻き状に巻回されてなる。
【００６２】
正極１は、正極集電体３の両面に正極合剤層が形成されてなるものである。この正極１は、長さ方向の一端部に、両面とも正極合剤層が形成されず正極集電体が露呈している正極合剤層不存在域を有している。この正極合剤層不存在域には、溝を形成した正極リード２が固定されている。
【００６３】
負極５は、負極集電体の両面に負極合剤層が形成されてなるものである。この負極５は、長さ方向の一端部に、両面とも負極合剤層が形成されず負極集電体が露呈している負極合剤層不存在域を有している。この負極合剤層不存在域には、負極リード１２が固定されている。
【００６４】
卷回電極体８は、正極１と、セパレータ６と、負極５と、セパレータ６とをこの順に積層してなる積層体が渦巻状に巻回されてなる。
【００６５】
巻回電極体８の巻芯中心部には　中空円筒状の　センターピン１３が配置されている。
巻回電極体８の巻回体側面部分の上・下側には絶縁板１７が配置されている。
【００６６】
卷回電極体８の正極集電体から、上述した例えばアルミニウム箔による正極リード２が導出されて、その遊端がサブディスクに溶接される。卷回電極体８の反対側の負極集電体９から例えばニッケルよりなる負極リード１２が導出されて電池缶１６の底部に溶接される。
【００６７】
ガスケット１４は、耐電解液性を有する例えばポリオレフィン樹脂や、フッ素樹脂、例えばポリプロピレンや、パーフルオロアルキルビニルエーテルと四フッ化エチレンとの共重合体による円筒リング状の樹脂成形品によって構成される。安全弁装置１１と端子板１０とをガスケット１４を介してかしめて開口部を封止する。
【００６８】
卷回電極体８は、非水電解液を含んでいる。非水電解液は、有機溶媒とこれに溶解した電解質から成る。あるいは、非水電解液を高分子化合物と混合させたいわゆるポリマー電解質や、高分子化合物に電解質を混合もしくは結合させたポリマー電解質を用いることもできる。
【００６９】
有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピ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、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン等のエーテル等の１種以上を用いることができる。
【００７０】
電解質としては、用いる溶媒に溶解し、イオン導電性を示すリチウム塩の例えばＬｉＰＦ６　、ＬｉＢＦ４　、ＬｉＣｌＯ４　、ＬｉＣＦ３　ＳＯ３　、ＬｉＮ（ＣＦ３　ＳＯ２　）２　、ＬｉＣ（ＣＦ３　ＳＯ２　）３　等の１種以上を用いることができる。
【００７１】
本実施の形態で説明したリチウムイオン電池は、一次電池および二次電池双方に適用することができる。
【００７２】
本実施の形態においては、正極リード２を卷回電極体８の最内周側に配置した。正極リード２には溝２ａを形成した。卷回電極体８の最内周側の電極リードは正極リード２に限定されない。最内周側の電極リードは負極リードであっても良い。負極リードには、上述した正極リード２と同様に溝を設ける。正極リードは、従来の短冊状の溝のないものを用いることができる。
【００７３】
本実施の形態では、卷回電極体を用いるリチウムイオン電池について説明した。電池は、卷回電極体を用いるリチウムイオン電池に限定されない。このほか卷回電極体を用いる、ニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケル亜鉛二次電池などを採用することができる。
【００７４】
以上のことから、本実施の形態によれば、正極集電体に正極リードを固定する正極と、負極集電体に負極リードを固定する負極とを、セパレータを介して卷回する卷回電極体を有する電池において、少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが表面に溝を有するので、正極リードまたは（および）負極リードは、卷回電極体内において幅方向の曲げの力を受け、溝の部分で屈曲している。この結果、卷回電極体の最内周の径を小さくしても、電極リードのエッジに起因する、卷回電極体の不良発生を抑制することができる。電池製作時の不良率が低減し、生産性を向上させかつ電池内部を有効に活用した高容量の電池を作製することができる。
【００７５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００７６】
【実施例】
つぎに、本発明にかかる実施例について、図７を参照しながら具体的に説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではないことはもちろんである。
【００７７】
［実施例］
粉末ＬｉＣｏＯ２　を８６質量％、導電剤としてグラファイトを１０質量％、結着剤としてポリフッ化ビニリデン４質量％を混合して正極合剤を調製し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーにした。その後、この正極合剤スラリーを正極集電体となる厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布した。正極集電体の一端には、正極合剤スラリーを両面とも塗布していない正極合剤層不存在域をつくり、乾燥後、ローラープレス機で圧縮成形を行い帯状の正極を形成した。
【００７８】
黒鉛材料粉末を９０質量％、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを１０質量％の割合で混合して負極合剤を作製し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーにした。その後、この負極合剤スラリーを負極集電体となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に均一に塗布した。負極集電体の一端には、負極合剤スラリーを両面とも塗布していない負極合剤層不存在域をつくり、乾燥後、ローラープレス機で圧縮成形を行い帯状の負極を形成した。
【００７９】
正極リードを作製した。正極リードの断面の寸法は、厚さが０．１ｍｍで、幅が３．０ｍｍである。正極リードの材質はアルミニウム（ＡｌＮ３０−Ｈ１８）である。正極リードにはＶ字型の溝を設けた。溝の位置は、正極リードの幅３．０ｍｍの中央１．５ｍｍの位置である。溝の深さは、正極リードの厚み０．１ｍｍの半分（０．０５ｍｍ）とした。溝は正極リードの長手方向に連続的に設けた。
【００８０】
正極の正極合剤層不存在域に、正極リードを溶接により固定した。正極リードの溝は、正極集電体とは反対の方向に向けた。
負極の負極合剤層不存在域に、短冊状の負極リードを溶接により固定した。負極リードはニッケルからなる。
【００８１】
上述したようにして作製した正極１および負極５を厚さ２５μｍの微多孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレータ６を介して、正極１、セパレータ６、負極５、セパレータ６の順に積層し、巻芯に巻回した。正極の正極合剤層不存在域は、巻芯側に配置した。負極の負極合剤層不存在域は、巻芯とは反対側に配置した。巻き終わり部は粘着テープで固定し、卷回電極体８を作製した。巻回電極体の最内周の正極合剤層不存在域に正極リードが接続され、卷回電極体の最外周の負極合剤層不存在域に負極リードが接続されている。巻回電極体の最内周（図６において、巻芯７に接触するセパレータ６の内周）の径は、３．０ｍｍである。
【００８２】
このようにして作製した卷回電極体８をニッケルメッキを施した内径１７．３５ｍｍの鉄製電池缶１６に収納し、渦巻型電極体８の巻回中心部に径２．８ｍｍのセンターピン１３を挿入し、当該卷回電極体８の上下両面には絶縁板１７を配設した。ついで、アルミニウム製の正極リード２を正極集電体３から導出して、端子板１０と電気的な導通が確保された安全弁装置１１に溶接し、また、ニッケル製の負極リード１２を負極集電体９から導出して電池缶１６に溶接した。
【００８３】
電解液はエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートを５：５なる容量比で混合した有機溶媒中に、電解質塩ＬｉＰＦ６　を１モル／リットルの濃度で溶解することで調製した。この電解液を電池缶１６内に注入した後、アスファルトで表面を塗布した封口ガスケット１４を介し、電池缶１６の開口部をかしめることにより、開裂弁機構と電流遮断機構を有する安全弁装置１１、ＰＴＣ素子１５ならびに端子板１０を固定し、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型電池を作製した。実施例の電池を１０００本作製した。
【００８４】
［比較例］
正極リードとしては、溝を設けていないものを用いた。そのほかの条件は、実施例と同様である。比較例の電池を１０００本作製した。
【００８５】
実施例および比較例の電池は、つぎの方法により評価した。作製した非水電解液二次電池を、充電電圧４．２Ｖ、充電電流５００ｍＡで８時間充電し、１日保存した後、電池電圧を測定した。この電圧値により内部ショート率を求めた。
【００８６】
評価結果は、表１に示すとおりである。
【００８７】
【表１】
2004146160.tif 000003
【００８８】
実施例においては、作製した電池１０００本に対して不良本数は２本であった。内部ショート発生率は０．２％である。比較例においては、作製した電池１０００本に対して不良本数は２３本であった。内部ショート発生率は２．３％である。実施例の内部ショート発生率は、比較例の内部ショート発生率の約１０分の１である。実施例においては、正極リードを中央で折れ曲がるようにしたので、正極、負極、およびセパレータに集中応力が発生しなくなる。この結果、特にセパレータの損傷が抑制されたものと考えられる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
電池用電極の電極集電体に固定される電極リードにおいて、表面に溝を有するものとすることにより、または、正極集電体に正極リードを固定する正極と、負極集電体に負極リードを固定する負極とを、セパレータを介して卷回する卷回電極体において、少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが、表面に溝を有するものとすることにより、または、正極集電体に正極リードを固定する正極と、負極集電体に負極リードを固定する負極とを、セパレータを介して卷回する卷回電極体を有する電池において、少なくとも前記正極リードまたは前記負極リードが、表面に溝を有するものとすることにより、電極リードのエッジに起因する、卷回電極体の不良発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極リードの一例である正極リードを示す斜視図である。
【図２】本発明の電極リードの一例である正極リードの断面図である。
【図３】本発明の卷回電極体に用いる正極を示す斜視図である。
【図４】正極、負極、およびセパレータを用いて卷回電極体を製造する方法を示す図である。
【図５】正極、セパレータ、負極、およびセパレータを積層し、卷回してできあがった卷回電極体の断面図である。
【図６】図５に示した卷回電極体の断面のうち、一点鎖線で囲んだ領域を拡大して示した図である。
【図７】本発明の電池の一例としての円筒型非水電解液電池の断面図である。
【図８】従来のリチウムイオン電池に用いられる、正極とこの正極に固定される正極リードを示す斜視図である。
【図９】従来のリチウムイオン電池に用いられる卷回電極体において、正極リードのエッジに起因して正極、負極、およびセパレータがダメージを受ける様子を示した断面図である。
【符号の説明】
１‥‥正極、２‥‥正極リード、２ａ‥‥溝、３‥‥正極集電体、３ａ‥‥正極合剤層不存在域、４‥‥正極合剤層、５‥‥負極、６‥‥セパレータ、７‥‥巻芯、７ａ‥‥スリット、８‥‥卷回電極体、９‥‥負極集電体、１０‥‥端子板、１１‥‥安全弁装置、１２‥‥負極リード、１３‥‥センターピン、１４‥‥ガスケット、１５‥‥ＰＴＣ素子、１６‥‥電池缶、１７‥‥絶縁板
【図１】
2004146160.tif 000004
【図２】
2004146160.tif 000005
【図３】
2004146160.tif 000006
【図４】
2004146160.tif 000007
【図５】
2004146160.tif 000008
【図６】
2004146160.tif 000009
【図７】
2004146160.tif 000010
【図８】
2004146160.tif 000011
【図９】
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