(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属からなる負極、正極、両電極間に挿入されたセパレータ、有機電解液、およびこれらを収容する電池ケースを具備し、前記負極、正極およびセパレータが、前記負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて電極組立体を形成し、前記正極の巻終端が電気絶縁部材で覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記電気絶縁部材で覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の巻終端近傍の部分とその内側に位置する負極との間に反応抑制層が介在し、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされた非水電解液電池。
【請求項２】
前記反応抑制層が、前記正極の巻終端近傍の内側に設けられた請求項１記載の非水電解液電池。
【請求項３】
前記反応抑制層が、前記正極の巻終端近傍の部分と対向している内側の負極の外側に設けられた請求項１記載の非水電解液電池。
【請求項４】
軽金属からなる負極、正極、両電極間に挿入されたセパレータ、有機電解液、およびこれらを収容する電池ケースを具備し、前記負極、正極およびセパレータが、前記負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて電極組立体を形成し、前記正極の巻終端がイオン不透過性で電気絶縁性の第１のフィルムで覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記第１のフィルムで覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の巻終端近傍の部分の内側を、イオン不透過性で電気絶縁性の第２のフィルムにより前記第１のフィルムとの間に隙間をあけずに連続して覆い、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされた非水電解液電池。
【請求項５】
前記第１のフィルムの端部が前記第２のフィルムの端部を覆っている請求項４記載の非水電解液電池。
【請求項６】
前記第２のフィルムが前記第１のフィルムの端部の延長部で構成された請求項４記載の非水電解液電池。
【請求項７】
軽金属からなる負極、正極、両電極間に挿入されたセパレータ、有機電解液、およびこれらを収容する電池ケースを具備し、前記負極、正極およびセパレータが、前記負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて電極組立体を形成し、前記正極の巻終端がイオン不透過性で電気絶縁性の第１のフィルムで覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記第１のフィルムで覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の巻終端近傍の部分の内側に位置する負極の前記正極と対向する部分を、イオン不透過性で電気絶縁性の第２のフィルムにより覆い、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされた非水電解液電池。
【請求項８】
軽金属からなる負極、正極、両電極間に挿入されたセパレータ、有機電解液、およびこれらを収容する電池ケースを具備し、前記負極、正極およびセパレータが、前記負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて電極組立体を形成し、前記正極の巻終端の内外両面がイオン不透過性で電気絶縁性のフィルムでほぼ同じ幅だけ覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記フィルムで覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の外側を覆う部分には、巻始側を切欠いて正極を露出させる切欠部を設け、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされた非水電解液電池。
【請求項９】
負極集電体が、負極の巻終端に位置する請求項４、７または８に記載の非水電解液電池。
【請求項１０】
前記正極の巻終端近傍において、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされたその正極部分と負極部分との間に、負極の反応を遅延する反応制御層が介在された請求項４〜９のいずれかに記載の非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウム等の消耗性軽金属からなる帯状の負極、帯状の正極、および両電極間に介在するセパレータが、負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回された電極組立体を備えた非水電解液電池に関する。さらに詳しくは、放電終了時に、負極集電体が電極組立体の最外周に残存する負極軽金属から切り離されるようにした非水電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムなどの消耗性金属を負極活物質とし、酸化物などを正極活物質とする非水電解液電池は、高電圧および高エネルギー密度を有すると共に自己放電が少なく、しかも、極めて長い貯蔵寿命を有するなど、他の一次電池にない種々の特長を備えていることから、近年において急速に需要が拡大して、多くの電子機器に使用されている。
【０００３】
この種の非水電解液電池は、一般に帯状の負極と帯状の正極とをそれらの間にセパレータを介在して、負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回した電極組立体を備えている。渦巻き状電極組立体の最外周に位置する負極は、その内側のみが正極と対向しているから、渦巻きの内側部分にあって両面を正極で挟まれた部分に比べて消耗割合は少ない。負極の集電体が渦巻き状電極組立体の最外周に位置し、負極の巻終端が正極のそれより巻き方向に若干進んだ位置にあると、負極軽金属を十分に利用した放電容量を得ることはできる。しかし、そのような構造であると、電池が放電末期の状態になっても、活性な軽金属が負極集電体と電気的接触を保ったまま残存することとなる。
【０００４】
このような状態の電池が、放電量の少ない電池あるいは新品の電池と直列に接続されるなどにより、強制的に放電させられると、負極の軽金属は、溶解して正極に電析することなる。このような強制的な放電が続くと、正極側に電析した金属がセパレータを突き破り、内部短絡に至る。内部短絡が起こると、その短絡した部分に集中して大電流が流れ、それにより急激な温度上昇が生じる。また、内部短絡が起きた際にガスが充満した電池内にスパークが発生すると、このスパークが着火源となって電池の発火を引き起こす危惧がある。
【０００５】
そこで、上記のような不都合の発生を未然に防止するために、図１０に示したように、負極集電体９６を負極９３の巻終端部９３ａから１周以上内周側に、すなわち巻始側に配設し、かつ正極９２の巻終端部９２ａは、渦巻の内側の負極とのみ反応する構成とする提案がなされている。この構成によると、図１１に示すように、放電末期には、最外周に残存する負極金属９３ｂが集電体９６から切り離される（特開平５−１３０８９号公報に記載）。
【０００６】
しかしながら、実用化に際して、各々帯状となった正極、負極およびセパレータを自動巻き装置により重ね合わせながら渦巻き状に巻回して電極組立体を作製する際、正極の巻終端部が、巻内側の負極とのみ反応するように、負極の巻終端の位置を設定し、巻外側の負極と対向しない正極部分を常に確保することは非常に困難である。
また、負極集電体を負極の巻終端より一周以上内側に配設することにより、放電末期に、最外周側の負極金属を負極集電体から切り離すことは、放電可能な負極活物質が残存しているのにかかわらず電池の使用を不可能にすることであり、放電容量の低下につながる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の非水電解液電池の不都合を解消しようとするものである。
本発明は、放電末期に強制的に放電された場合、残存する未反応の負極活物質を負極集電体から確実に切り離す機能を備え、かつ放電容量を向上した非水電解液電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の非水電解液電池は、軽金属からなる負極、正極、両電極間に挿入されたセパレータ、有機電解液、およびこれらを収容する電池ケースを具備し、前記負極、正極およびセパレータが、前記負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて電極組立体を形成し、前記正極の巻終端が電気絶縁部材で覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記電気絶縁部材で覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の巻終端近傍の部分とその内側に位置する負極との間に反応抑制層が介在し、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされている。
【０００９】
本発明の非水電解液電池においては、正極は、前記反応抑制層と対向する部位において、その内面側の負極に比べて、その外面側の負極との反応を優先して行う。このために、放電末期の段階では、前記正極の特定部位と対向する外面側の負極部位において、消耗が早く進み、その消耗部分より巻始側の負極金属は集電体から切り離される。負極集電体は、負極の巻終端近傍に配置されているから、前記のように、巻始側の負極金属から切り離された段階では、なお集電体に接触状態で残存する負極金属は極僅かであり、負極容量を十分に活用することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の非水電解液電池においては、上記のように、渦巻き状電極組立体は、負極が正極の外側に配されるように構成されている。そして、前記正極の巻終端が電気絶縁部材で覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記電気絶縁部材で覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の巻終端近傍の部分とその内側に位置する負極との間に反応抑制層が介在し、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされている。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態において、前記反応抑制層は、前記正極の巻終端近傍の内側に設けられている。
本発明の好ましい他の実施の形態において、前記反応抑制層は、前記正極の巻終端近傍の部分と対向している内側の負極の外側に設けられている。
負極集電体は、負極の巻終端に位置するのが好ましい。
ここに用いる電気絶縁部材は、正極の巻終端を被覆し、正極合剤が欠けて脱落したり、正極の切断面に露出する集電体のバリがセパレータを突き破ったりするのを防止する役目を有する。従って、電気絶縁性を有すれば網目状のものや不織布でもよい。好ましい材料は、イオン不透過性のものである。代表的には、絶縁テープとして知られているポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリエステルなどの合成樹脂テープあるいはガラスクロステープである。粘着剤を有するものが好ましい。
ここに用いる正極とその内側の負極との反応を抑制する前記反応抑制層は、イオンを透過しにくいものであればよい。イオン不透過性で、電気絶縁性のものが好ましい。前記絶縁テープと同様のものが好ましく用いられる。
上記の電気絶縁部材および反応抑制層は、いずれも耐電解液性であることが好ましい。
【００１２】
本発明の非水電解液電池は、ある観点において、軽金属からなる負極、正極、両電極間に挿入されたセパレータ、有機電解液、およびこれらを収容する電池ケースを具備し、前記負極、正極およびセパレータが、前記負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて電極組立体を形成し、前記正極の巻終端がイオン不透過性で電気絶縁性の第１のフィルムで覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記第１のフィルムで覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の巻終端近傍の部分の内側を、イオン不透過性で電気絶縁性の第２のフィルムにより前記第１のフィルムとの間に隙間をあけずに連続して覆い、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされている。
本発明の好ましい実施態様において、前記第１のフィルムの端部が前記第２のフィルムの端部を覆っている。
本発明の他の実施態様において、前記第２のフィルムが前記第１のフィルムの端部の延長部で構成されている。
【００１３】
本発明の非水電解液電池は、別の観点においては、軽金属からなる負極、正極、両電極間に挿入されたセパレータ、有機電解液、およびこれらを収容する電池ケースを具備し、前記負極、正極およびセパレータが、前記負極が正極の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて電極組立体を形成し、前記正極の巻終端がイオン不透過性で電気絶縁性の第１のフィルムで覆われ、前記負極の巻終端近傍に設けた負極集電体が前記正極の前記第１のフィルムで覆われた部分より巻終端側に位置し、かつ前記正極の巻終端近傍の部分の内側に位置する負極の前記正極と対向する部分を、イオン不透過性で電気絶縁性の第２のフィルムにより覆い、これによって前記正極の巻終端近傍の部分は、実質的にその外側のみが負極と反応するようにされている。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は概略を示すものであって、特に電極組立体の各要素の相対的なサイズや位置は必ずしも正確ではない。
【００１４】
《実施の形態１》
図１は、本実施の形態に係る非水電解液電池の縦断面図であり、図２はその電極組立体の横断面図である。１０は非水電解液電池を表している。鉄製の有底円筒状電池ケース２０は、負極端子を兼ねており、その内部には、渦巻き状に巻回された電極組立体１１が、負極活物質となる軽金属に対し安定な有機電解液と共に収納されている。ケース２０の上部開口端部は、封口体２３の周縁部にパッキング２７を介してかしめることにより、ケースは液密、かつ気密に封口されている。封口体２３は、上蓋２４、金属薄膜からなる弁体２５および下蓋２６により構成されている。
【００１５】
電極組立体１１は、図２に示すように、帯状の正極１２と、微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレータ１４と、リチウムシートからなる帯状の負極１３とを順次重ね合わせ、これらを負極１３が正極１２の外側に配されるように、渦巻き状に巻回されて構成されている。正極１２は、活物質の二酸化マンガン１００重量部に導電剤の炭素粉末７重量部および結着剤のフッ素樹脂粉末７重量部を混合した合剤を、集電体のステンレス鋼のエキスパンドメタルに充填し、ローラでプレスした後、所定の寸法に切断したものである。正極には、合剤の一部を剥離し、露出したエキスパンドメタルにステンレス鋼製の正極リード端子１５を溶接により取り付けている。負極１３は、その巻終端のリチウムシートの表面に圧着した負極集電体１６を有している。この負極集電体１６は、ニッケルまたは鉄・ニッケルクラッド材からなるシートに、エンボス加工により粗面化処理をしたものである。正極のリード端子取り付け部および負極の集電体取り付け部は、図には明示していないが、いずれも表裏両面に、粘着剤を塗工した絶縁テープが貼りつけられている。
【００１６】
正極１２の巻終端となる端部には、長尺の正極シートを個々の正極に切断した際に形成された集電体のバリがセパレータを突き破って短絡を生じるのを防止するための絶縁フィルム１７が張り付けられている。絶縁フィルム１７の、正極の内側を覆う部分１７ｂは、正極１２の外側を覆う部分１７ａより、電極の巻き方向と反対方向に長くしている。従って、内側を覆う部分１７ｂのうち、外側を覆う部分１７ａより電極の巻き方向と反対方向に延びている部分１７ｃは、正極の反応を抑制する層として働く。すなわち、正極１２の巻終端１２ａ近傍において、図３の１２ｘで示される部分は、その外面のみが負極と対向している。
【００１７】
以上のように構成された電極組立体１１は、その上部および下部にそれぞれ絶縁板２１および２２を配して電池ケース２０へ挿入される。負極集電体１６から一体に延びたリード片１６ａは、電極組立体１１の下部に配した絶縁板２２の下面に折り曲げられている。この負極リードは、電極組立体１１の中心部の孔および絶縁板２２の中央孔に挿入した溶接用電極によって、電池ケース２０の底部へ溶接される。一方、正極１２のリード片１５は、絶縁板２１の中央孔をとおして下蓋２６に導き、そこへ溶接により接続される。電池ケース内へ適量の電解液を注入した後、電池ケースの上方に設けた段部２０ａ上に、周縁部にパッキングを装着した封口体２３をのせ、ケースの上端部を内方へかしめることにより、ケース２０の開口部は液密かつ気密に密閉される。なお、段部２０ａは、ケース２０内へ電極組立体１１を挿入後、ケースの外側に溝入れ加工をすることにより、形成される。こうして電池の組み立てが完了する。
【００１８】
上記の構成を有する電極組立体１１において、正極１２は、図３に示すように、その巻終端１２ａの内外面が１枚の絶縁フィルム１７により被覆されている。この絶縁フィルムは、厚さ０．０８５ｍｍのアラミド樹脂フィルムの片面にシリコーン系粘着剤を塗布したものである。従って、正極合剤が欠けて脱落したり、正極の切断面に露出する集電体のバリがセパレータを突き破ったりするのを防止することができる。絶縁フィルム１７のうち正極の内面を覆う部分１７ｂは、正極の外面を覆う部分１７ａより１７ｃの部分だけ長い。そのため正極の巻終端側では、１２ｘの部分は、正極の外側に位置する負極とのみ反応する。この１２ｘの部分と対向する負極部分を１３ｘとする。この例では、絶縁フィルム１７は、正極の外面を幅約３ｍｍだけ覆い、内面側は幅８ｍｍ覆っている。１９は負極の集電体１６を覆う絶縁フィルムを表す。
【００１９】
このような構成の電池が、放電末期において、強制的に放電させられると、負極１３は、正極の部分１２ｘと対向する部分１３ｘが他の部分より激しく反応する。このため、１３ｘの部分の軽金属の消耗が早く進むから、部分１３ｘより巻始側の負極金属１３ｂは、図８に示すように、部分１３ｘにおいて集電体１６から切り離されることとなる。集電体１６と切り離された負極軽金属は、もはや反応しないから、正極上へ析出することはない。したがって、内部短絡やそれによる種々のトラブルを発生することがない。
【００２０】
正極１２の巻終端１２ａは、前記のように、絶縁フィルム１７により覆われているから、負極とは反応しない。この巻終端１２ａに隣接する部分１２ｘは、放電反応の進行にともない吸蔵する軽金属イオンの濃度が増加する。その結果、部分１２ｘと１２ａでは軽金属イオンの濃度差が生じる。この濃度差を解消するため、部分１２ｘに吸蔵された軽金属イオンが１２ａ側へ拡散するが、その速度は非常に遅いから、部分１２ａへは、その１２ｘとの界面部分から電解液中の軽金属イオンを取り込むことになる。そうすると、電解液中の軽金属イオン濃度が低下し、そのために、負極の部分１３ｘからの軽金属の溶出が加速され、負極の消耗がより早くなる。
このような負極の部分１３ｘの早すぎる消耗を抑制するには、正極の未反応部分とする１２ａの領域を縮小するのが好ましい。一方、絶縁フィルム１７は、正極の端面のバリによる短絡や活物質の脱落を防止する役割を担っている。正極の巻終端の未反応とする部分の領域を縮小しようとすると、正極を覆う絶縁フィルム１７の部分１７ａの領域が縮小され、前記の短絡防止などの機能を十分果たせなくなる。従って、絶縁フィルム１７の部分１７ａの幅は、前記の機能と上記に述べた負極の早すぎる消耗を抑制する機能が両立するように設定される。
【００２１】
図４は、正極１２の巻終端１２ａを絶縁フィルムで被覆する構造の変形例を示す。この例では、正極の反応を抑制するフィルム１８と、正極の巻終端１２ａを被覆するフィルム４７とを分けている。従って、フィルム４７は、絶縁と合剤の脱落を防止するという目的にかなえばよい。一方、フィルム１８は、反応を抑制するものであるから、必ずしも絶縁性材料から作る必要はない。電気化学的に不活性な金属から作ってもよい。
【００２２】
図５はさらに他の例を示す。１枚のフィルム５７からできており、正極の外面を覆う部分５７ａには、切欠部５７ｄが設けてあり、この切欠部５７ｄに露出する正極が、これと対向する負極１３ｘと反応する。正極の内面を覆う部分５７ｂは、図６に示すように、正極の外面を覆う部分５７ａと正極の下面でつながっている。この例では、正極の外面を幅３ｍｍだけ覆っており、切欠部５７ｄの幅は約１ｍｍである。
この構成によると、正極１２の巻終端１２ａにおいて、外側の負極と反応しないようにされた領域は、絶縁フィルム５７ａによって被覆された部分であるから、図３および図４に示した構成に比べると、縮小されている。このため、負極の部分１３ｘの消耗が遅延され、早すぎる消耗を回避することができる。絶縁フィルム５７の部分５７ａは、内側に折り返された５７ｂとともに正極の上下端面をも被覆して、正極端面のバリによる短絡や活物質の脱落を防止する。正極１２は、絶縁フィルム５７の切欠部５７ｄに露出する部分１２ｘが負極１３ｘと対向する。負極１３ｘは、正極１２ｘおよびその上下と対向する部分が優先的に消耗し、放電末期には集電体から切り離される。図５の構成によると、正極の巻終端側において、外面のみが負極と反応する領域および内外両面とも負極と反応しない領域が最も小さくなっている。従って、最外周の負極部分がより活用され、容量が増加する。
【００２３】
図７は図３の変形例を示す。図３では、正極の部分１２ｘは絶縁フィルム１７の存在により、内側の負極とは全く反応せず、外側の負極部分１３ｘとのみ反応する。従って、負極部分１３ｘの負極金属の消耗が早すぎることがある。図７では、負極１３ｘと正極１２ｘとの反応をある程度抑制するため、不織布からなる反応制御層２９を負極１３の部分１３ｘ近傍を覆うように配置している。反応制御層２９は、図に点線で示したセパレータ１４と負極１３の間、特に負極の正極対向面に圧着させるように配置するのが好ましい。この反応制御層２９によって、負極１３から正極１２への負極金属のイオン、たとえばリチウムイオンの移動が制御ないし緩和されるから、負極の部分１３ｘの消耗速度が、反応制御層２９がない場合に比べて緩和される。そのため、部分１３ｘより巻始側の負極金属が、部分１３ｘの早すぎる消耗のために、早期に集電体１６から切り離されることがなくなる。
図４および図５に示す構造においても、反応制御層２９を、負極の部分１３ｘの正極の部分１２ｘと対向する部分を覆うように、配することができる。これによって、負極金属の部分１３ｘの早すぎる消耗を避けることができる。ここに用いる負極の反応を制御する反応制御層は、先に述べた正極のその内側の負極との反応を抑制する層に比べて、反応を抑制する程度は弱いものである。従って、イオン不透過性のものは不適当である。
【００２４】
《実施の形態２》
図９は、本実施の形態に係る非水電解液電池の横断面図である。図９において、図２と同一の符号は同一の要素を表している。
この実施の形態では、絶縁フィルム１７は、正極１２の巻終端１２ａを単に保護するよう、すなわち、内面を覆う部分と外面を覆う部分は長さを同じにして、正極に接合されているだけである。一方、負極１３では、その最外周より一周内側の外面に、補助絶縁テープ２８を接合している。
【００２５】
この非水電解液電池は、負極１３の最外周より一周内側の外面に接合された補助絶縁テープ２８が正極１２の巻終端１２ａ近傍の内面との間に介在している。従って、正極１２における補助絶縁テープ２８と対面している箇所では、このテープ２８により負極１３と電気的に隔離され、恰も外面側のみが負極１３と対面した状態になっている。負極１３の前記正極と対向する部分１３ｘが、負極集電体１６より巻内側へ僅かに進んだ箇所に設定している。したがって、放電末期において強制的に放電されたとき、負極１３の特定部分１３ｘが先に消耗して、これによって残存する負極軽金属は集電体から切り離される。
【００２６】
上記の実施形態においては、簡単のために、正極と負極は、それらが相対向する部分同士が反応するものとして説明した。例えば、図３においては、正極の部位１２ｘと負極の部位１３ｘとが直接的に反応するものと説明した。しかし、実際には、前記の反応には、部位１２ｘに接する部位、および部位１３ｘに接する部位が関与することは言うまでもない。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
《実施例１》
図３に示す構造の２／３Ａサイズの電池を組み立てた。正極は、厚みが０．４３ｍｍ、長さが２３０ｍｍ、高さが２６ｍｍであり、負極は厚みが０．１７ｍｍ、長さが２６０ｍｍ、高さ２４ｍｍである。正極１２の巻終端を覆う絶縁フィルム１７の、正極外面を覆う部分１７ａの幅は３ｍｍ、正極内面を覆う部分の幅は８ｍｍである。
【００２８】
《実施例２》
図５に示す構造で、絶縁テープ５７の正極内面を覆う部分５７ｂの幅は３ｍｍ、正極外面を覆う部分５７ａの幅は３ｍｍであるが、切欠部５７ｄの幅は１ｍｍで、高さは２０ｍｍである。
【００２９】
《実施例３》
図７に示す構造で、ポリプロピレンの繊維からなる目付重量１８ｇ／ｃｍ2、厚み８０μｍの不織布を長さ２５ｍｍ、高さ２４ｍｍに切断したものを負極部分１３ｘとセパレータとの間に介在させた他は実施例１と同様の電池を組み立てた。
【００３０】
《比較例１》
図１０に示すように、負極集電体９６は、負極９３の巻終端９３ａより１周内側に配置している。正極９２は、負極集電体と対向する部分より巻終端９２ａ側では、内側の負極とのみ対向するようにしている。すなわち、負極は、集電体の部分より１周分だけ伸ばし、それより巻き進んだところでは、正極が最外周となるようにしている。
以上の構成で電池を組み立てた。正極のサイズは実施例１のそれと同じであるが、負極は、厚みが０．１７ｍｍ、長さが２２５ｍｍである。
【００３１】
《比較例２》
正極の厚みを０．４１ｍｍ、負極の厚みを０．１８ｍｍとした他は比較例１と同じである。
【００３２】
上記の実施例１、実施例２、実施例３、比較例１および比較例２の非水電解液電池Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥについて、５００ｍＡの定電流で放電したときの放電カーブを図１２に示す。図１２から明らかなように、電池Ａ、ＤおよびＥの比較では、電池Ａは放電容量が最も大きい。
比較例１の電池Ｄでは、放電末期に、負極金属を消耗させて集電体から切り離そうとする負極切断部の両面に、正極が配置されている。一方、実施例１の電池Ａは、放電末期に、負極切断部となるところでは、当該負極部分の内側にのみ正極が配置されている。従って、電池Ａは、電池Ｄに比べ、放電末期の比較的遅い段階で、負極集電体が負極金属から切り離されることになる。その結果、電池の放電容量は、電池Ｄより向上している。また、比較例２の電池Ｅは、負極の厚みを大きくし、負極金属が集電体から切り離されるのを遅らせるようにしている。しかし、電池Ｅでは、負極の厚みを大きくした分正極の厚みを減少させることとなる。電池Ａは、電池Ｅと比較すると、正極厚みが大きい分放電容量は大きくなっている。
電池Ａ、ＢおよびＣの比較では、電池Ｂは、正極の負極とのみ対向する部分１２ｘの面積が電池Ａのそれより小さくなっている。そのため負極部分１３ｘの消耗が遅延され、その分最外周に位置する負極部分がより活用されて、容量が大きくなっている。電池Ｃでは、正極１２ｘと負極１３ｘとの間に介在する不織布によりリチウムイオンの移動が阻害され、さらに不織布が介在する分正負極の極間距離が大きくなっている。そのため負極１３ｘの消耗が遅延し、負極金属が集電体から切り離されるタイミングが遅れ、その分容量が大きくなっている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、放電末期に、電池が強制的に放電されたとき、残存する負極軽金属は、集電体から完全に切り離される。従って、残存する負極金属が正極上へ電析して内部短絡を生じるなどのトラブルがなくなる。また、負極金属を集電体から切り離す部位は、電極組立体の最外周に位置し、その内側のみが正極と対向しているから、その切り離されるのは、放電末期の比較的遅い段階である。従って、前記切り離しによって損失となる負極金属量は少なく、容量の大きな電池となりうる。負極集電体は、電極組立体の最外周において、正極の巻終端より巻きの進行方向に位置するように設定される。そのためには、負極の長さを正極のそれに対して十分長くすればよく、正・負極の相対的位置関係の確保が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る非水電解液電池を示す縦断面図である。
【図２】同電池の横断面図である。
【図３】同電池の電極組立体の要部を示す断面図である。
【図４】他の実施例における正極の巻終端側の構成を示す断面図である。
【図５】さらに他の実施例における正極の巻終端側の構成を示す断面図である。
【図６】図５の正極をVIの方向から見た図である。
【図７】さらに他の実施例における正極の巻終端側の構成を示す断面図である。
【図８】電池の放電末期における負極の展開図である。
【図９】他の実施例における電極組立体の横断面図である。
【図１０】従来の電極組立体の横断面図である。
【図１１】同電極組立体を用いた電池の放電末期における負極の展開図である。
【図１２】本発明による非水電解液電池と比較例の電池の放電特性を示す図である。
【符号の説明】
１０  非水電解液電池
１１  電極組立体
１２  正極
１２ａ 正極の巻終端
１３  負極
１３ａ 負極の巻終端
１４  セパレータ
１５  正極リード端子
１６  負極集電体
１７、１８、１９  絶縁フィルム
２０  電池ケース
２１、２２  絶縁板
２３  封口板
２９  反応制御層
【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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【図１１】
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【図１２】
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