(57)【要約】【課題】  高容量で中負荷〜軽負荷特性が優れ、しかも安全性が高い非水電解液電池を提供する。【解決手段】  上方開口部を有する有底円筒状の外装缶内に、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して巻回してなる電極巻回体と非水電解液とを収容した円筒形の非水電解液電池において、負極には金属箔を集電体として用い、金属リチウムまたはリチウム合金を金属箔の両面または片面に配置し、その金属リチウムまたはリチウム合金が金属箔に一部圧着されているかまたは全く圧着されないようにするとともに、負極容量と正極容量との比を負極容量／正極容量＝０．９３〜１．０３にすることによって、非水電解液電池を構成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方開口部を有する有底円筒状の外装缶内に、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して巻回してなる電極巻回体と、非水電解液とを収容した円筒形の非水電解液電池であって、前記負極は金属箔を集電体として用い、金属リチウムまたはリチウム合金が金属箔の両面または片面に配置され、金属リチウムまたはリチウム合金が金属箔に一部圧着されているかまたは全く圧着されておらず、負極容量と正極容量との比が、負極容量／正極容量＝０．９３〜１．０３であることを特徴とする非水電解液電池。
【請求項２】
金属リチウムまたはリチウム合金が金属箔の両面に配置され、金属箔の幅が金属リチウムまたはリチウム合金の幅と同じかまたはそれ以上で、金属箔の面積が金属リチウムまたはリチウム合金の全面積の７０〜１３０％であることを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
【請求項３】
前記金属箔の厚みが０．００５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の非水電解液電池。
【請求項４】
前記金属箔が、銅、ニッケル、鉄、ステンレス鋼のいずれかからなるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液電池に関し、さらに詳しくは、中負荷以下の用途に適した高容量でかつ安全で信頼性の高い円筒形非水電解液電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属リチウムを負極活物質に使用したリチウム一次電池は、主にカメラなどの重負荷特性を要求される用途では電極面積を大きくする必要があり、薄く長尺状にした正極と負極との間にセパレータを介在させて６〜１０周程度巻回した構造を採るのが一般的である。
【０００３】
このような巻回構造を採る場合においては、金属リチウムは該金属リチウムに圧着したリボン状ニッケルなどを集電リードとして取り出して外装缶に抵抗溶接などで接続されているが、放電に伴い金属リチウムが消耗して薄くなるため、リードと末端のリチウムとの間の抵抗が大きくなるという問題があった。
【０００４】
そのため、従来技術では、カメラ用途など重負荷特性を重視する巻回構造を有する電池において、金属リチウムを正極容量に対して過剰に充填した設計にすることで、放電末期まで金属リチウム全体の電気的接続が維持されるようにしていた。これは負極容量／正極容量の比が１以下、または１に近くなるほど放電末期になると、正負極の緊迫度が最も高い部分で放電反応が集中してリチウムが切れて集電リードとの電気的接続が取れなくなり、放電に寄与しない部分ができるために充填した電池容量が得られなくなるのを防止しようとすることに基づいている。例えば、カメラ用途など重負荷特性を重視した電池では、負極容量／正極容量の比が１．２〜１．５になるように設計されている。しかしながら、そのように負極の容量を過剰にすることは、容量不足を招くことになり、それに基づく、問題は、軽負荷になるほど顕著に現れ、中負荷〜軽負荷が重視されるメモリーバックアップや通信機能を要求される用途では、大きな容量不足を招くことになる。すなわち、正極容量に対して負極の金属リチウム容量を過剰にすると、放電に関与しない金属リチウムが大きな容積を占めることとなり、軽負荷での高容量化を妨げることになる。逆に過剰な金属リチウムが存在しないと、放電末期に金属リチウムの末端が電気的接続を断たれて利用できなくなるため、これも軽負荷での高容量化の妨げとなる。
【０００５】
また、貫通孔を有しない銅の層を金属リチウムの内側に配置することによって、高熱になった部分の熱を分散させることが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭５８−１６５２５６号公報
【０００６】
しかしながら、この特許文献１では、銅層の面積をリチウム面積の２５〜８０％としているため、放電が進行すると、銅層の周囲に沿ってリチウムが切れて電気的接続が断たれてしまって、容量低下を招き、前記問題点の解決策となり得なかった。また、前記と同様の目的で、複数個の貫通孔を有する金属箔を金属リチウムの内側に配置することも提案されている。
【特許文献２】特開平１１−１９５４１５号公報
【０００７】
しかしながら、この方法による場合は、貫通孔に沿ってリチウムが切れて残ってしまい容量低下を招くため、この場合も前記問題点の解決策とはなり得なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決し、高容量で中負荷〜軽負荷特性が優れ、しかも安全性が高い非水電解液電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上方開口部を有する有底円筒状の外装缶内に、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して巻回してなる電極巻回体と非水電解液とを収容した円筒形の非水電解液電池において、負極には金属箔を集電体として用い金属リチウムまたはリチウム合金を金属箔の両面または片面に配置し、その金属リチウムまたはリチウム合金が金属箔に一部圧着されているかまたは全く圧着されないようにするとともに、負極容量と正極容量との比を負極容量／正極容量＝０．９３〜１．０３にすることによって、前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明においては、上記のように、金属リチウムまたはリチウム合金を金属箔に配置する際、金属リチウムを例に挙げて説明すると、金属リチウムの全面を金属箔に圧着するのではなく、一部しか圧着しないか、または全く圧着しない。金属リチウムを金属箔に一部しか圧着しない場合は巻き始め端のみにすることが好ましい〔図３（ｂ）中のＴ部参照〕。金属リチウムの全面を金属箔に圧着してしまうと巻回していくにつれて内側の金属リチウム（図３の４ｂ）が撓んでしまい金属リチウムの表面にしわが入ってしまい容量が低下するなど、放電特性に悪影響を及ぼす。しかしながら、本発明では、金属リチウムを金属箔に全く圧着しないか、もしくは巻き始め端〔図３（ｂ）中のＴ部参照〕のみしか金属箔に圧着しないため、巻き終わり方向に金属リチウムをずらしながら巻回することができ、上記の問題を解決することができる。
【００１１】
また、本発明においては、負極容量と正極容量とを負極容量／正極容量＝０．９３〜１．０３にしているので、正極に対して過剰なリチウムが存在しないため高容量化が図れる。しかも、放電後においては、リチウムがほとんど残らないため、誤って電池が潰されるようなことになっても発火に至ることを防止できるので、安全性も高くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、中負荷〜軽負荷放電でも、リチウムが放電途中で切れて電気的接続が切断されて放電に寄与しなくなるのを防止することができる。また、本発明によれば、過剰なリチウムを仕込むことがないので、高容量化が図れ、また、放電後においても、リチウムがほとんど残らないため、誤って電池が潰されるようなことになっても発火に至ることがなく、安全性を確保することができる。従って、本発明によれば、高容量で中負荷〜軽負荷特性が優れ、しかも安全性が高い非水電解液電池を提供することができる。さらに、本発明によれば、巻回に伴い金属リチウムが撓んでしわ（皺）が入るのが防止できるので、この面からも高容量化が貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の非水電解液電池の一実施形態を図１に示す。図１において、非水電解液電池１は、上方開口部を有する有底円筒状の外装缶２と、外装缶２内に装填されたシート状の正極３と負極４とをセパレータ４を介して巻回してなる電極巻回体６と、非水電解液（以下、電池を表すとき以外は、簡略化して「電解液」という）と、外装缶２の上方開口部を封止する封口構造を有してなり、上記外装缶２は、鉄やステンレス鋼を素材とする。
【００１４】
封口構造は、外装缶２の上方開口部の内周縁に固定された蓋板８と、蓋板８の中央部に開設された開口に、ポリプロピレン製の絶縁パッキング９を介して装着された端子体１０と、蓋板８の下部に配置された絶縁板１１を有している。絶縁板１１は、円盤状のベース部１２の周縁に環状の側壁１３を立設した上向きに開口する丸皿形状に形成されており、ベース部１２の中央にはガス通口１４が開設されている。蓋板８は、側壁１３の上端部に受け止められた状態で、外装缶２の上方開口部の内周縁に、レーザー溶接で固定するか、またはパッキングを介したクリンプシールで固定されている。蓋板８または外装缶２の缶底２ａには、薄肉部を設け、内圧が急激に上昇したときの対策としてのベントを設けることができる。正極３と端子体１０の下面とは、正極リード体１５で接続されている。負極リード体１６は外装缶２の上部内面に溶接されている。
【００１５】
図２には、上記非水電解液電池に用いられている電極巻回体６を示しているが、図１に示すように、電極巻回体６は、正極３と負極４とをセパレータ５を介して巻回してなるものであって、全体として略円柱形状に形成されている。正極３は、同一の厚み寸法を有する帯状の２枚の正極シート３ａ、３ｂと、これら正極シート３ａ、３ｂの間に介在された集電体３ｃとを含み、電極巻回体６の作製時においては、正極シート３ａ、３ｂと集電体３ｃは、巻回始端部Ｓのみを圧着して固定した状態で巻回される〔図３の（ｃ）参照〕。より詳しくは、図３に示すように、集電体３ｃが、正極シート３ａ、３ｂよりも数ｍｍ内側にくるように三者を重ね合わせた上で、巻回始端部３となる長さ方向の端部から３〜１０ｍｍをプレスして配置する。そして、その正極３を、負極４、セパレータ５とともに巻回して、電極巻回体６が作製されており、Ｅはその巻き終わり側を示している。              
【００１６】
上記正極３の正極活物質としては、例えば、二酸化マンガン、フッ化カーボン、リチウムコバルト複合酸化物、スピネル形リチウムマンガン複合酸化物などを用いることができる。
【００１７】
正極３の電導助剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどから選択される一種または２種以上を用いることができる。正極３のバインダーとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ディスパージョンタイプのものでもよいし、粉末状のものでもよい）、ゴム系バインダーなどを用いることができるが、特にポリテトラフルオロエチレンのディスパージョンタイプのものを用いることが好ましい。
【００１８】
正極３の集電体３ｃとしては、例えば、ＳＵＳ３１６や、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４などのステンレス鋼からなる平織り金網、エキスパンドメタル、ラス網、パンチングメタル、金属箔などを用いることができる。集電体３ｃの表面には、後に詳しく説明するように、ペースト状の導電材を塗布しておくことが好ましい。
【００１９】
集電体３ｃとして立体構造を有する網状のものを用いた場合も、金属箔やパンチングメタルなどの本質的に平板からなる材料を用いた場合と同様に、導電材の塗布により集電効果の著しい改善が認められる。これは、網状の集電体３ｃの金属部分が正極シート３ａ、３ｂと直接的に接触する経路のみならず、網目内に充填された導電材を介しての経路が有効に利用されていることによるものと推定される。
【００２０】
導電材の具体例としては、例えば、銀ペーストやカーボンペーストなどを用いることができる。とくにカーボンペーストは、銀ペーストに比べて材料費が安く済み、しかも銀ペーストと略同等の接触効果が得られるため、非水電解液電池の製造コストの低減化を図る上で好適である。導電材のバインダーとしては、水ガラスやイミド系のバインダーなどの耐熱性の材料を用いることが好ましい。これは正極シート３ａ、３ｂ中の水分を除去する際に２００℃を超える高温で乾燥処理するためである。
【００２１】
負極４は、図１および図３の（ｂ）に示すように、短尺の金属リチウム箔４ａと長尺の金属リチウム箔４ｂを、集電体となる金属箔４ｃの巻き始め側のＴ部（それぞれ長さ１０ｍｍ）にのみ圧着してなるものであり、この負極４は、正極３との間にセパレータ５を介在させて巻回して電極巻回体６にされる。この実施形態においては、負極に金属リチウムを用いているが、本発明においては、負極の反応成分がリチウムであればよく、従って、負極の作製にあたって、上記金属リチウムに代えて、例えばリチウム−アルミニウムなどのリチウム合金を用いてもよい。
【００２２】
金属箔４ｃの素材としては、例えば、銅、ニッケル、鉄、ステンレス鋼などを挙げることができる。金属箔４ｃの厚み分だけ外装缶２の内部体積が減少するため、金属箔４ｃの厚み寸法は可及的に小さいことが好ましく、本実施形態においては、その厚み寸法は０．００５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下が好ましい。金属箔４ｃの厚みが０．００５ｍｍより薄い場合は金属箔４ｃが破れやすくなり、金属箔４ｃの厚みが０．１ｍｍより厚くなると、リチウムなどの仕込み量が少なくなり、電池容量の低下を招くおそれがある。さらに、前記金属箔４ｃは、その幅が金属リチウム箔４ａ、４ｂの幅と同じかそれ以上であることが好ましく、また、前記金属箔は、その面積が両面に配置される金属リチウムの面積の和の７０〜１３０％であることが好ましい。すなわち、金属箔の面積を上記のようにすることによって、金属箔４ｃの幅が金属リチウム箔４ａ、４ｂの幅と同じかまたは広く、長さが長くなるので、金属箔４ｃの周囲に沿って金属リチウム４ａ、４ｂが切れて電気的接続が断たれることを防ぐことができる。なお、図１よおび図２は、電極巻回体６の構造を概念的に示したものであり、とくに金属箔４ｃの厚み寸法などは実際とは異なる。
【００２３】
電解液は、有機溶媒などの非水系溶媒に電解質としてＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 などを溶解して調製したものであって、その溶媒としてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの環状エステルにジメトキシエタンなどの鎖状エーテル、ジメチルカーボネートなどの鎖状エステルを混合したものが用いられ、電解液中の電解質の濃度としては０．３〜１．５ｍｏｌ／ｌが好ましい。
【００２４】
セパレータ５としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などの不織布、微孔性フィルムなどを用いることができる。
【００２５】
電極巻回体６は、図３に示すような手順で作製することができる。まず、図３の（ａ）に示すように、セパレータ５を２つ割の巻回芯２０に挟んで１周巻く。次に、図３の（ｂ）に示すように、負極４を短尺の金属リチウム箔４ａのみの一層部分から巻回芯２０に向けて挿入して、図３の（Ｃ）に示すように、セパレータ５とともに１周巻き込む。続いて、図３の（ｃ）に示すように、正極３をセパレータ５を介して負極４上に載置して巻回芯２０で巻回する。ここで、正極３は、両正極シート３ａ、３ｂおよび集電体３ｃを固定した巻回始端部Ｓ側から巻回されるようにしてあり、負極４を構成する長尺の金属リチウム箔４ｂ上にセパレータ５を介して載置した状態で巻回される。金属箔４ｃは、金属リチウム箔４ａ、４ｂの間に挟まれるようにして配置されており、それによって、負極４が構成されている。正極３、負極４およびセパレータ５とともに巻回芯２０により巻回される。巻回終了後は、金属箔４ｃが最外周に配置される形となる。以上より、図１に示すような形態の電極巻回体６を得ることができる。
【００２６】
また、図４の（ａ）に示すように、金属箔３ｃをあらかじめ巻回芯２０に１周程度巻き込んだ後、図４の（ｂ）に示すように負極４を構成する金属リチウムとセパレータ５とを重ねて正極３を包み込むようにして折り返した電極群を挿入し、巻回して電極体を作製してもかまわない。この場合、金属箔４ｃにはリチウムはまったく圧着されないことになる。
【００２７】
本発明においては、負極容量と正極容量との比（負極容量／正極容量）を０．９３〜１．０３にしているが、これは、上記負極容量／正極容量が０．９３より小さい場合は放電途中で電圧が急激に低下し、上記負極容量／正極容量が１．０３より大きい場合は、高容量化の妨げになるからである。すなわち、上記負極容量／正極容量がが０．９３より小さい場合は、正極容量が負極容量に比べて過剰に充填されているため、正極の容量が残っている間に、負極が完全に消費されてしまって、放電途中で電圧が急激に低下する。このように放電途中に電圧が急激に低下すると電池寿命の予測が困難になる。また、上記負極容量／正極容量が１．０３より大きい場合は、負極が過剰に充填されることになり、高容量化を妨げることになる。そして、本発明においては、この負極容量と正極容量との比（負極容量／正極容量）は０．９６〜１．０３であることが好ましい。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、この実施例においては、非水電解液電池として外径１７ｍｍ、高さ４５ｍｍの円筒形リチウム電池を例に挙げて説明する。また、以下の実施例などにおいて、濃度や水分量などを示す％は、特にその基準を付記しないかぎり、質量％である。
【００２９】
実施例１
この実施例１の非水電解液電池を、その〔正極の作製〕、〔負極の作製〕、〔電極巻回体の作製〕、〔電池組立て〕、〔後処理、予備放電、エージング〕の順に説明する。
〔正極の作製〕
この正極の作製を、「配合」、「シート化」、用いる「集電体」の順に説明する。
配合：
カーボンブラック３％と、二酸化マンガン（東ソー社製）９２％の比率でプラネタリーミキサーを用いて乾式で５分間混合したのち、水を質量比で固形分の２０％になるように添加して５分間混合した。得られた混合物にポリテトラフルオロエチレンディスパージョン（Ｄ−１、ダイキン工業社製）を固形分として５％を残りの水に希釈した状態で添加し、５分間混合した。配合剤中の水分は、固形分１００に対して３０に調整した。
【００３０】
シート化：
上記のように混合して調製した配合剤を、直径２５０ｍｍの２本ロールを用い、ロール温度を１３０±５℃に調整し、プレス圧７トン／ｃｍ、ロール間隔０．４ｍｍ、回転速度１０ｒｐｍで、ロールによる圧延、シート化を行った。ロールを通過した配合剤（予備シート）を１０５℃±５℃で残水分が２％以下になるまで乾燥した。次いで乾燥後の予備シートを粉砕器を用いて粉砕した。ここでは、プレスされた予備シートが、元の見かけ体積の２倍以上になるまで粉砕した。粉砕された粒子径は、大部分が１ｍｍ以下であり、バインダーとして添加したポリテトラフルオロエチレンの繊維も１ｍｍ以下の長さに切断されていた。
【００３１】
粉砕された材料に対して、再度ロールによるシート化を行った。ロールの間隔は０．６±０．０５ｍｍに調整し、ロール温度は１２０±１０℃、プレス圧７トン／ｃｍ、回転速度１０ｒｐｍでシート化を行い、正極シートを得て、所定の寸法に切断した。この正極シートは、厚さが１．０ｍｍで、密度が２．５ｇ／ｃｍ3 であった。
【００３２】
以上のようにして、内周用と外周用の２枚の正極シート３ａ、３ｂ〔図１、図３の（ｃ）参照〕を作製した。内周用の正極シート３ａは幅３７ｍｍ、長さ５１ｍｍであり、外周用の正極シート３ｂは幅３７ｍｍ、長さ６２ｍｍであった。
【００３３】
集電体：
ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製のエキスパンドメタルを集電体３ｃとして用いた。このエキスパンドメタルは、幅３４ｍｍ、長さ５６ｍｍに切断し、その長さ方向の中央部に、厚さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍのステンレス鋼製のリボンを正極リード体１５として抵抗溶接により取り付けた。集電体３ｃにカーボンペースト（日本黒鉛社製）を網の目につぶさない程度に塗布したのち、１０５℃±５℃の加熱温度で２時間以上乾燥した。なお、ここではカーボンペーストを５ｍｇ／ｃｍ2 となるように塗布した。
【００３４】
次に、図３の（ｃ）に示すように、２枚の正極シート３ａ、３ｂを、その間に集電体３ｃを介在させた状態で長さ方向の一端部のみを固定して三者を一体化した。具体的には、内、外周用の２枚の正極シート３ａ、３ｂは、長さ方向の一端を揃えるとともに、集電体３ｃの端部が正極シート３ａ、３ｂからはみ出さないようにセットし、その状態で長さ方向の端部から５ｍｍ（図１中のＳ部）をプレスにより圧着することで、三者を一体化した。続いて、これら正極シート３ａ、３ｂおよび集電体３ｃを２５０℃±１０℃で６時間熱風乾燥して正極３を得た。なお、ここで正極シート３ａ、３ｂと集電体３ｃとを、一体化したのは、作業上の都合であり、独立した正極シート３ａ、３ｂと集電体３ｃとを巻回時に一体化しても特性上の問題はない。
【００３５】
〔負極の作製〕
負極４は、幅３７ｍｍ、厚さ０．２８ｍｍの金属リチウムを長さ４６ｍｍの金属リチウム箔４ａと長さ８２ｍｍの金属リチウム箔４ｂに切断し、それらを負極の作製に用いた。そして、金属箔４ｃとしては、幅３７ｍｍ、長さ１３５ｍｍ、厚み０．０１０ｍｍの銅箔を用い、前記金属リチウム箔４ｂに幅３ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのニッケル製の負極リード体１６を圧着した後、それらの金属リチウム箔４ａ、４ｂを前記金属箔４ｃとしての銅箔に図５に示すように巻き始め側のＴ部（それぞれ１０ｍｍ）のみロールで圧着して負極を作製した。このときの銅箔の面積はその両面に配置される金属リチウム箔の面積の和の１０５％であった。
【００３６】
〔電極巻回体の作製〕
幅４４ｍｍ、厚さ０．０２５ｍｍの微孔性ポリエチレンフィルム〔旭化成社製のハイポア（商品名）〕を１４０ｍｍに切断してセパレータ５として用い、図３の（ａ）に示すように、２つ割の直径４ｍｍの巻回芯２０に挟んで１周巻いた。次いで、図３の（ｂ）、（ｃ）に示すように、負極４をセパレータ５と同時に１周巻き込んだのち、正極シート３ａ、３ｂの固定した側を巻回芯２０側に載置して巻回した。巻回終了後は、金属箔４ｃが最外周を覆う形となった。以上より、図１に示すような電極巻回体６を得た。
【００３７】
〔電池組立て〕
ニッケルメッキした鉄缶からなる外装缶２の底部に、厚さ０．２ｍｍのポリプロピレン製の絶縁板７を挿入し、その上に電極巻回体６を正極リード体１５が上側に向く姿勢で挿入した。負極リード体１６は外装缶２の内面に抵抗溶接し、正極リード体１５は、絶縁板１１を挿入したのち、端子板１０の下面に抵抗溶接した。この時点で絶縁抵抗を測定し、短絡がないことを確認した。
【００３８】
電解液は、０．５Ｍ  ＬｉＣｌＯ4 ／（ＰＣ＋ＤＭＥ＝１：２）を、外装缶２内に３．３ｍｌ注入した。注入は３回に分け、最終工程で減圧にて全量を注入した。電解液の注入後、蓋体８を外装缶２の開口部に嵌合し、レーザー溶接により外装缶２の開口端部の内周部と蓋体８の外周部とを溶接して外装缶２の開口部を封口した。なお、上記電解液について詳しく説明すると、上記電解液は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とジメトキシエタン（ＤＭＥ）との体積比１：２の混合溶媒にＬｉＣｌＯ4 を０．５ｍｏｌ／ｌ溶解させることによって調製した非水系の電解液である。
【００３９】
〔後処理：予備充電、エージング〕
封口した電池は、１Ωの抵抗で３０秒間予備放電し、４５℃で２４時間保管した後、１Ａの定電流で１分間２次予備放電を行った。予備放電後の電池を、室温で７日間エージングし、開路電圧を測定した。以上により、外径１７．０ｍｍ、総高４５．０ｍｍの実施例１の非水電解液電池を得た。この実施例１の電池の負極容量と正極容量との比（以下、「負極容量／正極容量」で示す）は１．００であった。
【００４０】
実施例２
金属リチウムの厚みを０．２７ｍｍ、正極シートの厚みを１．０１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に非水電解液電池を作製した。この実施例２の電池の負極容量／正極容量は０．９６であり、銅箔の面積はその両面に配置される金属リチウム箔の面積の和の１０５％であった。
【００４１】
実施例３
金属リチウムの厚みを０．２７ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に非水電解液電池を作製した。この実施例３の電池の負極容量／正極容量は０．９７であり、銅箔の面積はその両面に配置されるリチウムの面積の和の１０５％であった。
【００４２】
実施例４
正極シートの厚みを０．９８ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に非水電解液電池を作製した。この実施例４の電池の負極容量／正極容量は１．０３であり、銅箔の面積はその両面に配置されるリチウム面積の和の１０５％であった。
【００４３】
実施例５
銅箔の長さを９２ｍｍにして図６に示す負極を使用した以外は、実施例１と同様に非水電解液電池を作製した。なお、図６に示す負極は、金属箔４ｃとしての銅箔の長さが９２ｍｍであり、この銅箔に長さ４６ｍｍの金属リチウム箔４ａの巻き始め側のＴ部（長さ１０ｍｍ）のみロールで圧着し、また、長さ８２ｍｍの金属リチウム箔４ｂの巻き始め側のＴ部（長さ１０ｍｍ）のみ銅箔にロールで圧着したもので、負極リード体１６は金属リチウム箔４ｂと接する側の金属箔４ｃに取り付けられている。この実施例５の電池の負極容量／正極容量は１．００であり、銅箔の面積はその両面に配置される金属リチウムの面積の和の７０％であった。
【００４４】
実施例６
銅箔の長さを１６６ｍｍにして図７に示す負極を使用した以外は、実施例１と同様に非水電解液電池を作製した。ここで、図７に示す負極について説明すると、金属箔４ｃとしての銅箔は長さが１６６ｍｍであり、金属リチウム箔４ａは長さが４６ｍｍで、その巻き始め側のＴ部（長さ１０ｍｍ）のみ銅箔にロールで圧着し、金属リチウム箔４ｂは長さが９２ｍｍで、その巻き始め側のＴ部（長さ１０ｍｍ）のみ銅箔にロールで圧着したもので、負極リード体１６は金属リチウム箔４ｂと接する側の金属箔４ｃに取り付けられている。この実施例６の電池の負極容量／正極容量は１．００であり、銅箔の面積はその両面に配置される金属リチウムの面積の和の１３０％であった。
【００４５】
実施例７
金属箔４ｃとしては長さ１６０ｍｍ、厚さ０．０１０ｍｍの銅箔を用い、その金属箔４ｃとしての銅箔を図４の（ａ）に示すように巻回芯２０に１周巻き込んだ後、幅３７ｍｍ、厚み０．２８ｍｍ、長さ１２８ｍｍの金属リチウム箔からなる負極４と、幅４４ｍｍ、厚さ０．０２５ｍｍ、長さ１６０ｍｍの微孔性ポリエチレンフィルム〔旭化成社製のハイポア（商品名）〕からなるセパレータ５を重ねて図４の（ｂ）に示すように正極３を包み込むように折り返した電極体を挿入して巻回した電極巻回体を用いて非水電解液電池を作製した。この実施例７の電池の負極容量／正極容量は１．００であり、銅箔の面積は両面に配置される金属リチウムの面積の和の１２５％であった。
【００４６】
比較例１
図８に示すように金属箔を使用しない負極を用いた以外、実施例１と同じ構成で巻回して非水電解液電池を作製した。ここで、図８に示す負極について説明すると、金属リチウム箔４ａは長さが４６ｍｍで、金属リチウム箔４ｂは長さが９２ｍｍであり、集電体としての銅箔を用いておらず、負極リード体１６は、金属リチウム箔４ａの巻き終わり側で、金属リチウム箔４ａと金属リチウム箔４ｂとの間にその先端を差し込むように取り付けられている。そして、この比較例１の電池の負極容量／正極容量は１．００であった。
【００４７】
比較例２
図８に示す場合と同様に金属箔を使用していない負極を用いた以外は、実施例２と同じ構成で巻回して非水電解液電池を作製した。この比較例２の電池の負極容量／正極容量は０．９６であった。
【００４８】
比較例３
図８に示す場合と同様に金属箔を使用していない負極を用いた以外は、実施例３と同じ構成で巻回して非水電解液電池を作製した。この比較例３の電池の負極容量／正極容量は０．９７であった。
【００４９】
比較例４
図８に示す場合と同様に金属箔を使用していない負極を用いた以外は、実施例４と同じ構成で巻回して非水電解液電池を作製した。この比較例４の電池の負極容量／正極容量は１．０３であった。
【００５０】
比較例５
正極シートの厚みを１．０ｍｍ、金属リチウムの厚みを０．２５にした以外は、実施例１と同様に非水電解液電池を作製した。この比較例５の電池の負極容量／正極容量は０．９０で、銅箔の面積はその両面に配置される金属リチウムの面積の和の１０５％であった。
【００５１】
比較例６
正極シートの厚みを０．９９ｍｍ、金属リチウムの厚みを０．２９ｍｍにした以外は、実施例１と同様に非水電解液電池を作製した。この比較例６の電池の負極容量／正極容量は１．０５で、銅箔の面積はその両面に配置される金属リチウムの面積の和の１０５％であった。
【００５２】
比較例７
図８に示すような金属箔を使用していない負極を用いた以外、比較例６と同じ構成で巻回して比較例７の非水電解液電池を作製した。この比較例７の電池の負極容量／正極容量は１．０５であった。
【００５３】
上記実施例１〜７および比較例１〜７の電池を２３℃、５ｍＡの定電流で終止電圧２Ｖまで放電させたときの放電容量を測定した。各電池の試料数は５個ずつであり、その平均値を求め、その結果を軽負荷特性として負極容量／正極容量とともに表１に示す。また、上記実施例１〜７および比較例１〜７の電池を２３℃、３００ｍＡの定電流で終止電圧２Ｖまで放電させたときの放電容量を測定した。各電池の試料数は５個ずつであり、その平均値を求め、その結果を中負荷特性として表１に示す。
【００５４】
【表１】
2005149961.tif 000003
【００５５】
表１に示すように、実施例１〜７は、比較例１〜７に比べて、５ｍＡ定電流放電での放電容量、３００ｍＡ定電流放電での放電容量とも大きく、特に３００ｍＡ定電流放電での放電容量が大きく、放電電流が１〜５００ｍＡ程度の軽負荷〜中負荷での放電特性が優れていた。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の非水電解液電池の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の非水電解液電池の一実施形態を示す横断面図である。
【図３】本発明の非水電解液電池における電極巻回体を実施例１で作製する工程を示すもので、（ａ）は巻回心にセパレータのみを巻き付けた状態を示す図であり、（ｂ）は負極を巻き付けるのに適するように配置した状態を示し、（ｃ）は負極を一部巻き付け、正極を巻き付けるのに適するように配置した状態を示す。
【図４】本発明の非水電解液電池における電極巻回体を作製する工程を示すもので、（ａ）は巻回心に負極の金属箔を巻き付けに適するように配置した状態を示し、（ｂ）は巻回心に負極の金属箔の一部を巻き付け、正極および負極を巻き付けに適するように配置した状態を示す。
【図５】実施例１において用いた負極の巻き付け前の状態を示す図である。
【図６】実施例５において用いた負極の巻き付け前の状態を示す図である。
【図７】実施例６において用いた負極の巻き付け前の状態を示す図である。
【図８】比較例１において用いた負極の巻き付け前の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    非水電解液電池
２    外装缶
３    正極
３ａ  正極シート
３ｂ  正極シート
３ｃ  集電体
４    負極
４ａ  金属リチウム箔
４ｂ  金属リチウム箔
４ｃ  金属箔
５    セパレータ
６    電極巻回体
１５  正極リード体
１６  負極リード体
２０  巻回心
【図１】
2005149961.tif 000004
【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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