(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極と帯状の負極とが高分子材料を含む電解質およびセパレータを介して積層され、巻回された構成を有する電池素子を備え、その電池素子がフィルム状の外装部材に封入されてなる二次電池であって、
前記正極は、正極集電体層とこの正極集電体層の少なくとも一方の面に形成された正極合剤層とを有するとともに、前記正極集電体層の幅方向の両端部に前記正極集電体層が露出している正極未塗工領域が形成されており、
前記負極は、負極集電体層とこの負極集電体層の少なくとも一方の面に形成された負極合剤層とを有するとともに、前記負極集電体層の幅方向の両端部に前記負極集電体層が露出している負極未塗工領域が形成されており、
前記負極合剤層は前記正極合剤層よりも幅が広く、且つ、
前記正極合剤層の幅方向の一端部と、前記正極合剤層の幅方向の一端部と同じ側の前記負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＥ、および、前記正極未塗工領域の幅ＷＰが、
ＷＰ＜ＣＥ
の関係を満たすとともに、
前記正極合剤層および前記負極合剤層の端面は曲面をなしている二次電池。
【請求項２】
前記正極集電体層の幅方向の一端部における前記正極未塗工領域の幅および前記負極集電体層の幅方向の一端部における前記負極未塗工領域の幅はそれぞれ０．５ｍｍ以下である請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記距離ＣＥは少なくとも０．５ｍｍであり、前記正極集電体層の幅方向の一端部における前記正極未塗工領域の幅ＷＰは０．３ｍｍ以下である請求項１記載の二次電池。
【請求項４】
前記セパレータは前記負極合剤層よりも幅が広く、前記セパレータの幅方向の一端部と、前記セパレータの幅方向の一端部と同じ側の前記負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＳが、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である請求項１記載の二次電池。
【請求項５】
前記負極集電体層の幅方向の一端部における前記負極未塗工領域の幅ＷＮは０．３ｍｍ以下である請求項１記載の二次電池。
【請求項６】
前記外装部材が、金属ラミネートフィルムにより構成されている請求項１記載の二次電池。
【請求項７】
正極を製造する工程と、負極を製造する工程と、高分子材料を含む電解質およびセパレータを介して前記正極と前記負極とを積層し、巻回した構成を有する電池素子を組み立てる工程と、前記電池素子をフィルム状の外装部材に封入する工程とを含む二次電池の製造方法であって、
前記正極を製造する工程は、
金属箔を所定の幅に裁断することにより正極集電体層を形成する工程と、
正極活物質を含む正極合剤を調製する工程と、
前記正極集電体層の少なくとも一方の面に前記正極合剤を塗布するとともに前記正極集電体層の幅方向の両端部に前記正極集電体層が露出している正極未塗工領域を形成する工程と、
前記正極合剤を乾燥させる工程と、
前記正極合剤を圧縮成型することにより正極合剤層を形成する工程と
を含み、
前記負極を製造する工程は、
金属箔を所定の幅に裁断することにより負極集電体層を形成する工程と、
負極活物質を含む負極合剤を調製する工程と、
前記負極集電体層の少なくとも一方の面に前記負極合剤を塗布するとともに前記負極集電体層の幅方向の両端部に前記負極集電体層が露出している負極未塗工領域を形成する工程と、
前記負極合剤を乾燥させる工程と、
前記負極合剤を圧縮成型することにより負極合剤層を形成する工程と
を含み、
前記負極合剤層は前記正極合剤層よりも幅が広く、且つ、
前記正極合剤層の幅方向の一端部と、前記正極合剤層の幅方向の一端部と同じ側の前記負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＥ、および、前記正極未塗工領域の幅ＷＰが、
ＷＰ＜ＣＥ
の関係を満たすとともに、
前記正極合剤層および前記負極合剤層の端面は曲面をなすようにする二次電池の製造方法。
【請求項８】
前記正極集電体層の幅方向の一端部における前記正極未塗工領域の幅および前記負極集電体層の幅方向の一端部における前記負極未塗工領域の幅がそれぞれ０．５ｍｍ以下であるように、前記正極未塗工領域または前記負極未塗工領域を形成する請求項７記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池素子をフィルム状の外装部材に封入した構造を備えた、例えばリチウムイオンポリマー二次電池のような二次電池およびその製造方法に関する。  
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートブック型パーソナルコンピュータ，カメラ一体型ＶＴＲ（Videotape Recorder；ビデオテープレコーダ）あるいは携帯電話などのポータブル電子機器が次々に出現し、その小型化および軽量化が図られている。それに伴い、携帯可能なポータブル電源として二次電池が脚光を浴び、更に高いエネルギー密度を得るための活発な研究が行われている。そのような中、鉛二次電池あるいはニッケルカドミウム二次電池などの水系電解液二次電池よりも高いエネルギー密度を有する二次電池として、非水電解液を用いたリチウムイオン二次電池がある。
【０００３】
従来、この種のリチウムイオン二次電池では、イオン伝導を司る物質として非水溶媒にリチウム塩を溶解させた液状の電解質（電解液）が用いられてきた。そのため、液漏れを防止するために外装部材として金属製の容器を用い、電池内部の気密性を厳重に確保する必要があった。しかし、外装部材に金属製の容器を用いると、薄くて大面積のシート型電池，薄くて小面積のカード型電池あるいは柔軟でより自由度の高い形状の電池などを作製することが極めて困難であった。
【０００４】
そこで、電解液に代えて、リチウム塩を含有する電解液を高分子材料に保持させたゲル状の電解質を用いた二次電池（リチウムイオンポリマー電池）が開発された。このポリマー電池では、液漏れの問題がないので、外装部材にラミネートフィルムを用いることができ、一層の小型化，軽量化および薄型化を図ることができると共に、形状の自由度が高いものを実現することができる。
【０００５】
従来、このポリマー二次電池の製造プロセスのうち、電極製造工程は、図８に示したように行われる。すなわち、まず、正極活物質または負極活物質と導電剤と結着剤とを混合し、正極活物質または負極活物質を含む合剤を調製し（ステップＳ１１１）、この合剤を幅広の金属箔に幅広く塗布する（ステップＳ１１２）。続いて、乾燥させ（ステップＳ１１３）、プレス工程を行い（ステップＳ１１４）、その後正極および負極のそれぞれの所定の幅に裁断し（ステップＳ１１５）、次工程へ続く。
【０００６】
図９は、このような従来の幅広プロセスにより製造した電極を用いた電池素子１２０の幅方向の一部拡大断面を表している。このように、従来の正極１２１は、対向する一対の面を有する正極集電体層１２１Ａの両面に正極合剤層１２１Ｂを設けた構造を有し、ゲル状の電解質よりなる電解質層１２３により覆われている。また、負極１２２は、対向する一対の面を有する負極集電体層１２２Ａの両面に負極合剤層１２２Ｂを設けた構造を有し、ゲル状の電解質よりなる電解質層１２３により覆われている。正極１２１の幅方向の両端部は、上述の裁断工程（図８のステップＳ１１５）において裁断された裁断面１２１Ｄである。また、負極１２２の幅方向の両端部は、上述の裁断工程（図８のステップＳ１１５）において裁断された裁断面１２２Ｄとなっている。正極１２１と負極１２２とは、セパレータ１２４により隔てられている。
【０００７】
負極１２２は正極１２１よりも幅が広くなっており、正極１２１の幅方向の一端部の裁断面１２１Ｄと、これと同じ側の負極１２２の幅方向の一端部の裁断面１２２Ｄとの距離ＣＥが確保されている。この距離ＣＥは正負極間クリアランスと呼ばれ、リチウムイオン二次電池特有の安全対策として重要であり、充放電時のリチウム金属析出を防止する単純で効果的な方策である。従来の正負極間クリアランスＣＥは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。
【０００８】
セパレータ１２４は負極合剤層１２２Ｂよりも幅が広くなっており、セパレータ１２４の幅方向の一端部１２４Ａと、これと同じ側の負極合剤層１２２Ｂの幅方向の一端部の裁断面１２２Ｄとの距離ＣＳが確保されている。この距離ＣＳはセパレータ間クリアランスと呼ばれ、正極１２１と負極１２２との端面接触を防止するものである。セパレータ間クリアランスＣＳは、例えば０．５〜１・０ｍｍ程度となっている。
【０００９】
図８に示したような、幅広基材への幅広塗布工程、乾燥およびプレス工程、および所定幅への裁断工程をこの順に行うプロセスは、電池電極の製造に限らず、印刷，製紙，磁気テープ製造などにおいても、しごく常識的なプロセスとして一般的に広く採用されてきている。これは、一般に塗布機および乾燥機、プレス機、裁断機などはノウハウを必要とする高価な設備であるので、大規模に装置産業化することで生産性を向上させ、最終製品にコストメリットを出す目的があるからである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような大規模装置産業化には、以下のようないくつかの問題点が存在する。
【００１１】
まず、幅広塗布工程においては、活物質を含む合剤をいかに幅方向で均一塗布するかが、製品の容量ばらつきを安定化させるために第一に要求されている。そのため、塗布設備全体に高精度および高剛性が必要とされる。それでもなお均一塗布には種々のノウハウが必要であり、特に合剤の粘度を安定化させることに努力が傾注されている（例えば、特開平１０−６４５２４号公報）。
【００１２】
また、塗布された合剤を乾燥させる工程においては、乾燥炉における急激な温度変化により、金属箔表面に幅方向の皺が発生するという問題がある。この問題を解決するため、加熱装置に余熱ゾーン，加熱ゾーンおよび徐冷ゾーンを設けるようにした構成（特開平１０−２２８８９８号公報）、または、乾燥炉中に冷却器を備えた構成（特開平１１−１０２６９６号公報）のものが提案されている。しかしながら、乾燥炉中に冷却器などを設けることは、乾燥炉本来の加熱機能に必要ない設備投資を増加させることになる。
【００１３】
プレス工程においては、微小粒子を結着剤により結合させた合剤層を担持する電極を、一対以上のプレスローラに挟み込み、合剤層内部の空孔を潰して体積密度を上げるという手法が一般的であるが、この方法では、プレスロールの撓みによるプレス圧力の不均一、およびこれによって発生する皺が問題となっている。プレス圧力の不均一を最小化して皺の発生を抑制するため、例えば、プレスロール直径を３００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下とする構成が提案されている（特開平７−９４１７１号公報）。しかし、このようなプレスロールの巨大化は、設備投資の一層の増加を招くことは明らかである。あるいは、プレスロール両軸端に曲げモーメントを加えて、幅方向に均一なプレス圧を加えようとする試みも報告されている（特開平１０−２１４６１７号公報）。
【００１４】
裁断工程においては、電極裁断面に発生する金属バリ、合剤層の脱落、伸び（フレア）などの不具合が発生し、これらは電池を組み上げた後に内部ショートの原因となる。そのため、従来技術では、例えば電極の伸びを防止するために、裁断のためのナイフユニットとして、弾性体リングで電極を押さえながら裁断する特殊な刃物構造を使用した例（例えば、特開平１０−６４５２７号公報）が報告されている。また、裁断後の電極面に付着する金属バリや脱落した合剤などを除去するためには、クリーニング機構を追加する必要がある。
【００１５】
金属バリや合剤層の脱落は、主に、裁断される材料の物性の違いに起因する。すなわち、金属箔は、アルミニウム（Ａｌ）箔，銅（Ｃｕ）箔など展伸性の高い延性材料である。一方、合剤層は、セラミックスのような硬度の高い微粒子を高分子材料で結着させただけの典型的な脆性材料である。これらを組合せた電極シートに対して、破断に伴う剪断力を加えると、合剤層の破断面と金属箔の破断面とが常に一致するとは限らず、頻繁に箔の二度切りや合剤層の脱落が発生するのである。
【００１６】
さらに、幅広の電極を裁断するときに生じる両端部分は、中途半端な寸法となるので破棄せざるを得ない。したがって、高価な合剤材料をかなりの割合で金属箔ごと破棄することになる。こうして破棄される材料は、経験的に、材料コストの５％程度にも及ぶ。
【００１７】
以上のように、従来では、幅広プロセスに多大な設備投資を行い、そのプロセス維持に努力を払ってきた。にもかかわらず、生産される電池容量のばらつきは３％以下にならないのが現状であり、その結果、電池を容量ごとに選別する工程が必要になっている。こうしたばらつきは、塗布工程における塗工量のばらつき、プレス工程におけるプレス圧力のばらつき等が大きく影響しており、これらをさらに設備的に解決する手段を講じようとすると、加工精度の面では一桁以上の高精度、製品管理に２倍以上のコストを強いられることになる。
【００１８】
設備規模に関しては、幅広プロセスは建屋一棟を占有するほど大型の設備を必要とする。さらに、熱プロセスを含むので、常時連続供給されるエネルギーコストは膨大である。また、塗布アプリケータ，プレスロール，ナイフ等の消耗部品、専用パーツ類も一点一点が大型でかつ高精度が要求されるので、製品品種およびサイズに応じた部品を揃え、その予備を調えるだけで大変なコスト負担となる。
【００１９】
加えて、電池を使用するセットメーカーからの電池サイズ要求は年を追って多様化し、それに対応するための追加投資は膨れ上がる一方である。また、個々の製品ごとの発注量も小口化し、かつ早いリードタイムが要求されるようになってきており、日単位での生産計画変更が強く望まれる。しかしながら、上述のような大型設備を用い続ける場合のサイズ切替え時間は工程全体で１週間以上かかっており、受注から生産開始までの時間的ラグは現状に合わなくなってきている。
【００２０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電極製造プロセスで発生する種々の不具合に由来する容量ばらつきを改善することのできる二次電池およびその製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明による二次電池は、帯状の正極と帯状の負極とが高分子材料を含む電解質およびセパレータを介して積層され、巻回された構成を有する電池素子を備え、その電池素子がフィルム状の外装部材に封入されてなるものであって、正極は、正極集電体層とこの正極集電体層の少なくとも一方の面に形成された正極合剤層とを有するとともに、正極集電体層の幅方向の両端部に正極集電体層が露出している正極未塗工領域が形成されており、負極は、負極集電体層とこの負極集電体層の少なくとも一方の面に形成された負極合剤層とを有するとともに、負極集電体層の幅方向の両端部に負極集電体層が露出している負極未塗工領域が形成されており、負極合剤層は正極合剤層よりも幅が広く、且つ、正極合剤層の幅方向の一端部と、正極合剤層の幅方向の一端部と同じ側の負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＥ、および、正極未塗工領域の幅ＷＰが、ＷＰ＜ＣＥの関係を満たすとともに、正極合剤層および負極合剤層の端面は曲面をなしているものである。
【００２３】
本発明による二次電池の製造方法は、正極を製造する工程と、負極を製造する工程と、高分子材料を含む電解質およびセパレータを介して正極と負極とを積層し、巻回した構成を有する電池素子を組み立てる工程と、電池素子をフィルム状の外装部材に封入する工程とを含むものであって、正極を製造する工程は、金属箔を所定の幅に裁断することにより正極集電体層を形成する工程と、正極活物質を含む正極合剤を調製する工程と、正極集電体層の少なくとも一方の面に正極合剤を塗布するとともに正極集電体層の幅方向の両端部に正極集電体層が露出している正極未塗工領域を形成する工程と、正極合剤を乾燥させる工程と、正極合剤を圧縮成型することにより正極合剤層を形成する工程とを含み、負極を製造する工程は、金属箔を所定の幅に裁断することにより負極集電体層を形成する工程と、負極活物質を含む負極合剤を調製する工程と、負極集電体層の少なくとも一方の面に負極合剤を塗布するとともに負極集電体層の幅方向の両端部に負極集電体層が露出している負極未塗工領域を形成する工程と、負極合剤を乾燥させる工程と、負極合剤を圧縮成型することにより負極合剤層を形成する工程とを含み、負極合剤層は正極合剤層よりも幅が広く、且つ、正極合剤層の幅方向の一端部と、正極合剤層の幅方向の一端部と同じ側の負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＥ、および、正極未塗工領域の幅ＷＰが、ＷＰ＜ＣＥの関係を満たすとともに、正極合剤層および負極合剤層の端面は曲面をなすようにしたものである。
【００２５】
本発明の二次電池では、フィルム状の外装部材に電池素子が封入されており、正極集電体層の両端部に形成される正極未塗工領域の幅ＷＰが、正極合剤層の幅方向の一端部と、これと同じ側の負極合剤層の幅方向の一端部との距離（すなわち正負極間クリアランス）ＣＥよりも小さいとともに、正極合剤層および負極合剤層の端面が曲面をなしているので、電池素子に異常な圧縮圧力がかかった場合であっても、正極集電体層がセパレータを突き破って短絡し、発熱ないし発火に至る虞がない。
【００２６】
本発明の二次電池の製造方法では、フィルム状の外装部材に電池素子が封入された二次電池における正極または負極の製造工程において、まず金属箔を所定の幅に裁断して正極集電体層または負極集電体層を形成し、その後、塗布工程、乾燥工程およびプレス工程を行って正極または負極を製造する。塗布工程においては、正極集電体層または負極集電体層の幅方向の両端部を露出させ、正極未塗工領域または負極未塗工領域を形成するとともに、正極合剤層または負極合剤層の端面が曲面をなすようにする。また、負極合剤層が正極合剤層よりも幅が広く、且つ、正極合剤層の幅方向の一端部と負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＥおよび正極未塗工領域の幅ＷＰがＷＰ＜ＣＥの関係を満たすようにする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図２は本発明の一実施の形態に係る二次電池の外観および構成を、一部切り開いて表すものである。図２に示した二次電池１は、例えば、ゲル状の電解質を用いたリチウムイオンポリマー二次電池である。二次電池１は、偏平な形状の電池素子２０が、例えばアルミラミネートフィルムなどの金属ラミネートフィルムよりなる外装部材３０に封入された構成を有している。
【００３０】
電池素子２０は、正極２１と負極２２とを、例えば微多孔性ポリオレフィンフィルムからなるセパレータ２４を介して順次に積層し、巻回した構成を有している。正極２１にはアルミニウムなどよりなる正極端子２６が接続されており、負極２２にはニッケル（Ｎｉ）などよりなる負極端子２７が接続されている。電池素子２０の幅方向の端面には、例えばポリオレフィン樹脂、一例を例示すればポリプロピレンフィルムよりなる電池素子保護材２９が嵌め込まれており、正極端子２６および負極端子２７は電池素子保護材２９を貫通して外装部材３０から導出されている。正極端子２６および負極端子２７と外装部材３０との間には、例えばポリオレフィン樹脂，ポリエステル樹脂またはポリアミド樹脂、これらのうち一例を例示すれば無延伸ポリプロピレンよりなる密着フィルム２８が挿入されている。密着フィルム２８は、絶縁性を確保すると共に、正極端子２６および負極端子２７と外装部材３０との接着性を向上させるためのものである。
【００３１】
図１は、電池素子２０の幅方向の拡大断面を表している。正極２１は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体層２１Ａの両面に正極合剤層２１Ｂを設けた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体層２１Ａの片面のみに正極合剤層２１Ｂを設けるようにしてもよい。正極集電体層２１Ａは、例えば、厚みが５μｍ〜５０μｍ程度であり、アルミニウム箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極合剤層２１Ｂの厚みは、例えば、８０μｍ〜２５０μｍである。この厚みは、正極合剤層２１Ｂが正極集電体層２１Ａの両面に設けられている場合には、その合計の厚みである。
【００３２】
正極合剤層２１Ｂの端面２１Ｂ１は、曲面をなしている。正極集電体層２１Ａの両端部は正極合剤層２１Ｂにより覆われておらず、正極集電体層２１Ａが露出している正極未塗工領域２１Ｃが形成されている。この正極未塗工領域２１Ｃ以外の、正極合剤層２１Ｂが設けられている部分のみが、実質的に正極２１として機能する。正極未塗工領域２１Ｃの幅ＷＰは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３３】
正極合剤層２１Ｂは、例えば、正極活物質を含み、必要に応じてカーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤と共に構成されている。正極活物質としては、例えば、Ｖ2 Ｏ5 あるいはリチウム複合酸化物などの金属酸化物、ＴｉＳ2 あるいはＭｏＳ2 などの金属硫化物、またはポリアセチレンあるいはポリピロールなどの高分子材料が挙げられ、これらのうちのいずれか１種または２種以上を混合して用いてもよい。
【００３４】
中でも、金属酸化物は、リチウムとの反応性が低く、リチウム合金を形成しにくいので好ましく、特に、リチウム複合酸化物は、電圧を高くすることができ、エネルギー密度を高くすることができるので好ましい。このリチウム複合酸化物としては、例えば、化学式Ｌｉx ＭＯ2 で表されるものが挙げられる。式中、Ｍは１種類以上の遷移金属元素、特にコバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種が好ましい。ｘの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０である。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣＯ2 ，ＬｉＮｉy Ｃｏ1-y Ｏ2 （但し、０＜ｙ＜１），ＬｉＭｎ2 Ｏ4 などが挙げられる。
【００３５】
負極２２は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体層２２Ａの両面に負極合剤層２２Ｂを設けた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体層２２Ａの片面のみに負極合剤層２２Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体層２２Ａは、良好な電気化学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有する銅箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されており、その幅は、正極集電体層２１Ａよりも広くなっている。特に、銅箔は高い電気伝導性を有するので最も好ましい。負極集電体層２２Ａの厚みは、例えば、６μｍ〜４０μｍ程度であることが好ましい。６μｍよりも薄いと機械的強度が低下し、製造工程において負極集電体層２２Ａが断裂しやすく、生産効率が低下してしまうからであり、４０μｍよりも厚いと電池内における負極集電体層２２Ａの体積比が必要以上に大きくなり、エネルギー密度を高くすることが難しくなるからである。負極合剤層２２Ｂの厚みは、例えば、８０μｍ〜２５０μｍである。この厚みは、負極合剤層２２Ｂが負極集電体層２２Ａの両面に設けられている場合には、その合計の厚みである。
【００３６】
正極２１と同様に、負極合剤層２２Ｂの端面は曲面をなしている。また、負極集電体層２２Ａの両端部は負極合剤層２２Ｂにより覆われておらず、負極集電体層２２Ａが露出している負極未塗工領域２２Ｃが形成されている。この負極未塗工領域２２Ｃ以外の、負極合剤層２２Ｂが設けられている部分のみが、実質的に負極２２として機能する。負極未塗工領域２２Ｃの幅ＷＮは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３７】
負極合剤層２２Ｂは、例えば、負極活物質を含み、必要に応じてポリフッ化ビニリデンなどの結着剤と共に構成されている。負極活物質としては、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料を含有することが好ましい。なお、本明細書においてリチウムの吸蔵・離脱というのは、リチウムイオンがそのイオン性を失うことなく電気化学的に吸蔵・離脱されることを言う。これは、リチウムが完全なイオン状態で存在する場合のみならず、完全なイオン状態とは言えない状態で存在する場合も含む。これらに該当する場合としては、例えば、黒鉛に対するリチウムイオンの電気化学的なインターカレーション反応による吸蔵が挙げられる。また、金属間化合物を含む合金へのリチウムの吸蔵、あるいは合金の形成によるリチウムの吸蔵も挙げることができる。
【００３８】
リチウムを吸蔵および離脱することが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が挙げられる。炭素材料としては、例えば、熱分解炭素類，コークス類，黒鉛類，ガラス状炭素類，有機高分子化合物焼成体，炭素繊維，球状炭素あるいは活性炭などがある。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、フェノール樹脂やフラン樹脂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い、炭素繊維には、メソフェーズカーボンファイバーなどがあり、球状炭素には、メソフェーズカーボンマイクロビーズなどがある。また、金属酸化物としては、酸化鉄，酸化ルテニウムあるいは酸化モリブテンなどが挙げられ、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】
リチウムを吸臓・離脱可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物も挙げられる。なお、合金には、２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体，共晶（共融混合物），金属間化合物あるいはそれらのうち２種以上が共存するものがある。
【００４０】
このような金属あるいは半金属元素としては、例えば、スズ（Ｓｎ），鉛（Ｐｂ），アルミニウム，インジウム（Ｉｎ），ケイ素（Ｓｉ），亜鉛（Ｚｎ），アンチモン（Ｓｂ），ビスマス（Ｂｉ），ガリウム（Ｇａ），ゲルマニウム（Ｇｅ），ヒ素（Ａｓ），銀（Ａｇ），ハフニウム（Ｈｆ），ジルコニウム（Ｚｒ）およびイットリウム（Ｙ）が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば、化学式Ｍａs Ｍｂt Ｌｉu 、あるいは化学式Ｍａp Ｍｃq Ｍｄr で表されるものが挙げられる。これら化学式において、Ｍａはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、ＭｂはリチウムおよびＭａ以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表し、Ｍｃは非金属元素の少なくとも１種を表し、ＭｄはＭａ以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を表す。また、ｓ、ｔ、ｕ、ｐ、ｑおよびｒの値はそれぞれｓ＞０、ｔ≧０、ｕ≧０、ｐ＞０、ｑ＞０、ｒ≧０である。
【００４１】
中でも、４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズ、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【００４２】
このような合金あるいは化合物について具体的に例を挙げれば、ＬｉＡｌ、ＡｌＳｂ、ＣｕＭｇＳｂ、ＳｉＢ4 、ＳｉＢ6 、Ｍｇ2 Ｓｉ、Ｍｇ2 Ｓｎ、Ｎｉ2 Ｓｉ、ＴｉＳｉ2 、ＭｏＳｉ2 、ＣｏＳｉ2 、ＮｉＳｉ2 、ＣａＳｉ2 、ＣｒＳｉ2 、Ｃｕ5 Ｓｉ、ＦｅＳｉ2 、ＭｎＳｉ2 、ＮｂＳｉ2 、ＴａＳｉ2 、ＶＳｉ2 、ＷＳｉ2 、ＺｎＳｉ2 、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ、ＳｉＯv （０＜ｖ≦２）、ＳｎＯw （０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ3 、ＬｉＳｉＯあるいはＬｉＳｎＯなどがある。
【００４３】
リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料としては、これらのうちのいずれか１種または２種以上を混合して用いてもよい。
【００４４】
正極合剤層２１Ｂおよび負極合剤層２２Ｂの上には、ゲル状の電解質よりなる電解質層２３が形成されている。ゲル状の電解質は、例えば、溶媒に電解質塩であるリチウム塩を溶解させた電解液を高分子化合物に保持させたものである。高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン，ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドあるいはポリメタクリロニトリルなどが挙げられ、使用形態などに応じてこれらのうちのいずれか１種または２種以上を混合して用いてもよい。なお、電解質層２３は、図２に示したように、正極２１および負極２２の全体をそれぞれ覆うように形成されているが、正極未塗工領域２１Ｃおよび負極未塗工領域２２Ｃを覆う電解質層２３は二次電池１の作用には特に影響しない。
【００４５】
リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 あるいはＬｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 が挙げられ、これらのうちのいずれか１種または２種以上を混合して用いてもよい。
【００４６】
溶媒は、電解質塩を溶解し解離させるものである。溶媒としては、例えば、従来より使用されている種々の非水溶媒を用いることができる。具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、２，４−ジフルオロアニソール、２，６−ジフルオロアニソールあるいは４−ブロモベラトロールが挙げられ、これらのうちのいずれか１種または２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４７】
セパレータ２４は、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものであり、例えば、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の薄膜が用いられる。具体的には、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック性の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜が用いられ、これら２種以上の多孔質膜を積層して用いてもよい。セパレータ２４の厚さは、機械的強度および電池内容積を考慮して１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００４８】
次に、図１と図９とを比較しつつ、本実施の形態に係る二次電池１０の電池素子２０の構造についてさらに詳しく説明する。
【００４９】
図９に示した従来の正極１２１および負極１２２と異なり、本実施の形態では、図１に示したように、正極２１および負極２２の幅方向の両端部に、正極未塗工領域２１Ｃおよび負極未塗工領域２２Ｃがそれぞれ形成されている。したがって、正負極間クリアランスＣＥは、正極合剤層２１Ｂの幅方向の一端部２１Ｂ２と、これと同じ側の負極合剤層２２Ｂの幅方向の一端部２２Ｂ２との距離として設計される。従来と同様の０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の正負極間クリアランスＣＥを確保するため、負極合剤層２２Ｂは正極合剤層２１Ｂよりも幅が広くなっている。
【００５０】
さらに、本実施の形態では、正極未塗工領域２１Ｃの幅ＷＰが正負極間クリアランスＣＥよりも小さく設定されている。すなわち、正負極間クリアランスＣＥ、および正極未塗工領域２１Ｃは、
ＷＰ＜ＣＥ
の関係を満たしている。
【００５１】
その理由は、以下の通りである。正極未塗工領域２１Ｃの幅ＷＰが正負極間クリアランスＣＥ以上になると、正極未塗工領域２１Ｃの露出した正極集電体層２１Ａが負極未塗工領域２２Ｃに達することになる。このとき、電池素子２０に異常な圧縮圧力がかかったりすると、正極未塗工領域２１Ｃの露出した正極集電体層２１Ａが容易にセパレータ２４を突き破って、負極未塗工領域２２Ｃの露出した負極集電体層２２Ａと短絡を起こす虞がある。さらに、満充電された二次電池１０においては大電流が短絡箇所に一気に流れることにより発熱反応を起こし、場合によっては発火に至ることも想定される。したがって、上記の関係式を満たすことにより電池素子２０に異常な圧縮圧力がかかった場合であっても、正極未塗工領域２１Ｃの露出した正極集電体層２１Ａがセパレータ２４を突き破って、負極未塗工領域２２Ｃの露出した負極集電体層２２Ａと短絡を起こし、発熱あるいは発火に至る虞がなくなる。
【００５２】
なお、正極未塗工領域２１Ｃの露出した正極集電体層２１Ａがセパレータ２４を突き破って負極合剤層２２Ｂと接触し短絡する虞もあるが、この場合の反応は、負極合剤層２２Ｂの表面の電気抵抗の高さにより、金属箔どうしである正極集電体層２１Ａと負極集電体層２２Ａとの接触ほど過激にはならず、緩慢な短絡として外部に危害を与えずに電池素子２０が機能を失うだけで済む場合が多い。
【００５３】
具体的には、正負極間クリアランスＣＥは少なくとも０．５ｍｍ確保されるとともに、正極未塗工領域２１Ｃの幅ＷＰは安全のため０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
一方、負極未塗工領域２２Ｃの幅ＷＮについても、安全のため０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。正極２１および負極２２の外形上の管理基準が金属箔の裁断幅、すなわち正極集電体層２１Ａおよび負極集電体層２２Ａの幅であり、負極未塗工領域２２Ｃの幅ＷＮが０．３ｍｍよりも大きくなると、正極未塗工領域２１Ｃの場合と同様に、負極未塗工領域２２Ｃの露出した負極集電体層２２Ａの側端部がセパレータ２４を突き破って短絡を起こしやすくなるからである。
【００５５】
セパレータ間クリアランスＣＳについては、セパレータ２４の幅方向の一端部２４Ａと、これと同じ側の負極合剤層２２Ｂの幅方向の一端部２２Ｂ２との距離として設計される。セパレータ２４は負極合剤層２２Ｂよりも幅が広くなっており、従来の同様０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のセパレータ間クリアランスＣＳが確保され、これにより正極２１と負極２２との端面接触が防止されている。
【００５６】
次に、この二次電池の製造方法について、図３ないし図５を参照して説明する。
【００５７】
図３に示したように、二次電池１０の製造プロセスでは、まず、正極２１を製造し（ステップＳ１０）、負極２２を製造する（ステップＳ２０）。次いで、正極２１と負極２２とを電解質層２３およびセパレータ２４を介して積層し、巻回することにより電池素子２０を組立てる（ステップＳ３０）。さらに、電池素子２０を外装部材３０に挿入し、封止する（ステップＳ４０）。
【００５８】
図４は、図３に示した正極２１の製造工程（ステップＳ１０）を表す流れ図である。まず、例えば、アルミニウム箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔を所定の幅に裁断して、正極集電体層２１Ａを形成する（ステップＳ１１）。一方、正極活物質と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製したのち、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散して正極合剤スラリーとする（ステップＳ１２）。正極合剤スラリーを作製したのち、例えば、この正極合剤スラリーを正極集電体層２１Ａの両面あるいは片面に塗布し（ステップＳ１３）、乾燥させ（ステップＳ１４）、圧縮成型（プレス）して正極合剤層２１Ｂを形成する（ステップＳ１５）。このとき、正極集電体層２１Ａの長さ方向一端部には正極合剤スラリーを塗布せず、端部を露呈させる。
【００５９】
図５は、正極合剤スラリーを正極集電体層２１Ａの両面あるいは片面に塗布する工程（ステップＳ１３）に用いられる塗布装置（アプリケータ）５０を表している。この塗布装置５０は、正極集電体層２１Ａを保持しつつ矢印Ｒ方向に回転する基準ロール５１と、正極合剤スラリー２１Ｅを正極集電体層２１Ａの表面に押し出す塗布ヘッド（スロットダイ）５２を有している。塗布ヘッド５２は、基準ロール５１に保持された正極集電体層２１Ａに対向して、吐出口（スロット）５２Ａを有している。正極合剤スラリー２１Ｅは、塗布ヘッド５２の下方に配設された供給部５３を介して、図示しない外部の供給装置から塗布ヘッド５２へ供給され、吐出口５２Ａを通って正極集電体層２１Ａ上に押し出され、塗布ブレード５２Ｃによって正極集電体層２１Ａの幅方向にわずかに塗り広げられる。
【００６０】
吐出口５２Ａは、例えば、正極集電体層２１Ａの幅方向に伸びる長孔として形成されており、正極集電体層２１Ａの幅方向に沿った吐出口５２Ａの長さは、正極集電体層２１Ａの幅方向の両端部に正極未塗工領域２１Ｃ（図１参照）を形成できるように、正極集電体層２１Ａの幅よりも小さく設定されている。具体的には、正極未塗工領域２１Ｃの幅が０．５ｍｍ以下であるように設定されていることが好ましい。これにより、正極合剤スラリー２１Ｅが塗布ブレード５２Ｃによってわずかに塗り広げられても、正極合剤スラリー２１Ｅが正極集電体層２１Ａからはみ出すことがなくなる。
【００６１】
吐出口５２Ａの途中には、正極合剤スラリー２１Ｅの吐出を開始または停止することのできる吐出弁（シャッターバルブ）５２Ｂが設けられている。また、供給部５３には、塗布ヘッド５２に対して正極合剤スラリー２１Ｅの供給を開始または停止することのできる供給弁（サクションバルブ）５３Ｂが設けられている。吐出弁５２Ｂおよび供給弁５３Ｂは、正極集電体層２１Ａに対して正極合剤スラリー２１Ｅを間欠塗布する際に、塗り始めと塗り終わりにおける正極集電体層２１Ａの幅方向への正極合剤スラリー２１Ｅの余分な濡れ広がりを防止するためのものである。したがって、間欠塗工の際にも正極合剤スラリー１２Ｅは完全に矩形に塗布されるとともに、正極集電体層２１Ａの幅方向の両端部に正極未塗工領域２１Ｃが形成されるので、正極合剤スラリー２１Ｅが基準ロール５１上にはみ出して不必要な二次トラブルが発生する虞がない。
【００６２】
塗布ヘッド５２は、制御駆動部５４に取り付けられており、この制御駆動部５４により、基準ロール５１に保持された正極集電体層２１Ａと吐出口５２Ａとの距離（塗布ギャップ）を制御するようになっている。制御駆動部５４は、モータ５４Ａとリードスクリュー５４Ｂとを有する本体部５４Ｃと、この本体部５４Ｃに形成されているガイド溝５４Ｄに沿って移動可能な可動部５４Ｅとを有している。リードスクリュー５４Ｂは、軸受部５４Ｆにより本体部５４Ｃに軸受けされ、モータ５４Ａにより回転駆動される。可動部５４Ｅは、リードスクリュー５４Ｂに螺合したステージ５４Ｇに固定されるとともに塗布ヘッド５２に連結されている。
【００６３】
この塗布装置５０では、モータ５４Ａによりリードスクリュー５４Ｂが回転することにより、ステージ５４Ｇおよび可動部５４Ｅを介して塗布ヘッド５２を移動させることができる。これにより正極集電体層２１Ａと吐出口５２Ａとの距離を調整し、正極合剤スラリー２１Ｅを所定厚さに塗布することができる。
【００６４】
図６は、図３に示した負極２２の製造工程（ステップＳ２０）を表す流れ図である。まず、例えば、銅箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔を所定の幅に裁断して、負極集電体層２２Ａを形成する（ステップＳ２１）。一方、負極活物質と結着剤とを混合して負極合剤を調製したのち、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散して負極合剤スラリーとする（ステップＳ２２）。負極合剤スラリーを作製したのち、例えば、正極２１の場合と同様に図５に示した塗布装置５０を用いて、負極合剤スラリーを負極集電体層２２Ａの両面あるいは片面に塗布し（ステップＳ２３）、乾燥させ（ステップＳ２４）、圧縮成型（プレス）して負極合剤層２２Ｂを形成する（ステップＳ２５）。このとき、負極集電体層２２Ａの長さ方向一端部には負極合剤スラリーを塗布せず、端部を露呈させる。
【００６５】
負極２２を作製したのち、例えば、正極集電体層２１Ａの露呈部分に正極端子２６を、負極集電体層２２Ａの露呈部分に負極端子２７を、それぞれ抵抗溶接あるいは超音波溶接などにより取り付ける。次いで、例えば、正極合剤層２１Ｂおよび負極合剤層２２Ｂの上に、ゲル状の電解質よりなる電解質層２３を形成する。電解質層２３を形成したのち、例えば、図１に示したようにセパレータ２４，電解質層２３を形成した正極２１，セパレータ２４，電解質層２３を形成した負極２２を順次積層して巻回し、最外周部に図示しない保護テープを例えば接着して電池素子２０を形成する（ステップＳ３０）。
【００６６】
電池素子２０を形成したのち、例えば、図２に示したようなアルミラミネートフィルムよりなる外装部材３０を用意し、電池素子２０を外装部材３０に挿入し、電池素子２０の端面に電池素子保護材２９を嵌め込み、外装部材３０の外縁部を熱融着などにより密着させて封止する。その際、正極端子２６および負極端子２７と外装部材３０との間に例えば密着フィルム２８を挿入し、外装部材３０から正極端子２６および負極端子２７を導出させる。これにより二次電池１０の組み立てが終了する。なお、二次電池１０の形状は、図１および図２に示したような形状に限らず、他の形状としてもよい。
【００６７】
二次電池１０を組み立てたのち、例えば、加圧および熟成工程を経て二次電池１０が完成する。
【００６８】
このように本実施の形態の二次電池１０では、正極集電体層２１Ａおよび負極集電体層２２Ａの幅方向の両端部に正極未塗工領域２１Ｃおよび負極未塗工領域２２Ｃをそれぞれ形成し、正負極間クリアランスＣＥ、および、正極未塗工領域２１Ｃの幅ＷＰが、ＷＰ＜ＣＥの関係を満たすようにしたので、電池素子２０に異常な圧縮圧力がかかった場合であっても、正極未塗工領域２１Ｃの露出した正極集電体層２１Ａがセパレータ２４を突き破って、負極未塗工領域２２Ｃの露出した負極集電体層２２Ａと短絡を起こし、発熱や発火に至る虞がなくなる。
【００６９】
また、正極合剤層２１Ｂの端面２１Ｂ１および負極合剤層２２Ｂの端面２２Ｂ１はともに曲面をなしているので、セパレータ２４を突き破る虞がない。したがって、従来のように正極合剤層１２１Ｂまたは負極合剤層１２２Ｂの角張った裁断面１２１Ｄ，１２２Ｄがセパレータ１２４を突き破って短絡を起こす虞はなく、より安全性が高まる（特許第２９３２５１６号公報参照）。
【００７０】
また、本実施の形態に係る二次電池１０の製造方法では、正極２１または負極２２の製造工程において、まず金属箔を所定幅に裁断して正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａを形成してから、正極合剤スラリーまたは負極合剤スラリーを塗布するようにしたので、電極製造に伴う裁断，塗布，乾燥およびプレスの各工程において、設備の寸法・規模を例えば数分の１〜数十分の１程度と著しく小さくすることができるほか、以下のような利点を得ることができる。
【００７１】
まず、塗布工程においては、塗布装置５０、特に塗布ヘッド５２の加工および精度維持が極めて容易になり、正極合剤スラリーまたは負極合剤スラリーの粘度変化が正極合剤層２１Ｂまたは負極合剤層２２Ｂに対して及ぼす影響（例えば、厚み変動）も小さくなる。
【００７２】
乾燥工程においては、正極集電体層２１Ａおよび負極集電体層２２Ａの幅が狭いので、熱膨張および熱収縮に対する幅方向の剛性が比較的高くなるので皺が発生しなくなり、従来のような急激な温度変化により正極集電体層２１Ａおよび負極集電体層２２Ａに発生する皺の問題が解消される。
【００７３】
プレス工程においては、従来の大径化していたプレスロール直径を小さくすることができる。すなわち、構造力学上、プレスロールの幅方向撓みは幅の３乗に比例して増加するため、従来の広幅塗布プロセス用のプレスロールは巨大化していた。しかしながら、本実施の形態によれば、計算上、同じ撓みでよいのなら、幅を半分にするとプレスロール直径も半分、幅を５分の１とするとプレスロール直径も５分の１でよくなる。これほどプレスロール直径を小さくするコスト上の必要性がなければ、幅方向プレス圧力はより均一化され、正極合剤層２１Ｂおよび負極合剤層２２Ｂを高精度に形成することが可能となる。
【００７４】
また、裁断工程においては、金属箔を最初に切断し、以後、正極合剤スラリーまたは負極合剤スラリーが塗布された面に裁断を加えなくてすむので、金属バリの発生は、金属箔の裁断工程において最適な裁断条件を適用することによって防止することができる。勿論、従来のような裁断に伴う合剤の脱落は問題とならない。
【００７５】
また、本実施の形態に係る塗布装置５０では、吐出口５２Ａは、例えば、正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａの幅方向に伸びる長孔として形成されており、正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａの幅方向に沿った吐出口５２Ａの長さは、正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａの幅方向の両端部に正極未塗工領域２１Ｃまたは負極未塗工領域２２Ｃを形成できるように、正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａの幅よりも小さく設定されているので、正極合剤スラリーまたは負極合剤スラリーが塗布ブレード５２Ｃによってわずかに塗り広げられても、正極合剤スラリーまたは負極合剤スラリーが正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａからはみ出すことがなくなる。
【００７６】
また、吐出弁５２Ｂおよび供給弁５３Ｂにより、正極集電体層２１Ａに対して正極合剤スラリー２１Ｅを間欠塗布する際に、塗り始めと塗り終わりにおける正極集電体層２１Ａの幅方向への正極合剤スラリー２１Ｅの余分な濡れ広がりを防止することができる。したがって、間欠塗工の際にも正極合剤スラリー１２Ｅは完全に矩形に塗布されるとともに、正極集電体層２１Ａの幅方向の両端部に正極未塗工領域２１Ｃが形成されるので、正極合剤スラリー２１Ｅが基準ロール５１上にはみ出して不必要な二次トラブルが発生する虞がない。
【００７７】
また、制御駆動部５４により、基準ロール５１に保持された正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａと吐出口５２Ａとの距離（塗布ギャップ）を制御することができ、これにより、正極合剤スラリーまたは負極合剤スラリーを均一な厚さに塗布することができる。
【００７８】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について図３、図４、図６および図７を参照して詳細に説明する。
【００７９】
（実施例）
図３、図４および図６に示した製造工程により、厚さ３８ｍｍ、幅３５ｍｍ、高さ６２ｍｍのリチウムイオンポリマー二次電池（記号：ＵＰ３８３５６２）を２２６０個作製した。得られたリチウムイオンポリマー二次電池のうち良品として出来上がった２１７８個を充放電工程に投入し、その後容量ばらつきを調べた。その結果を容量範囲ごとにまとめた度数表を表１に示すとともに、度数分布グラフを図７に示す。
【００８０】
【表１】
0004404178.tif 000002
【００８１】
本実施例に対する比較例として、図８に示した従来の広幅での電極製造プロセスによることを除き、他は本実施例と同様にしてリチウムイオンポリマー二次電池を２２６０個作製した。得られたリチウムイオンポリマー二次電池のうち良品として出来上がった２１７７個を充放電工程に投入し、その後容量ばらつきをしらべた。得られた結果を表１および図７に併せて示す。
【００８２】
本実施例と比較例との間に、良品として出来上がった電池の歩留りに大きな差はなかった。しかしながら、表１および図７から明らかなように、本実施例の容量ばらつきは比較例に比べて著しく小さくなっており、容量の標準偏差は、比較例では１９．６ｍＡｈｒであるのに対し、本実施例では８．３ｍＡｈｒであった。すなわち、金属箔を所定の幅に裁断して正極集電体層２１Ａまたは負極集電体層２２Ａを形成してから正極合剤スラリーまたは負極合剤スラリーを塗布するようにすれば、容量ばらつきが改善されることが分かった。
【００８３】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、電池素子２０をアルミラミネートフィルムよりなる外装部材３０の内部に封入するようにしたが、他のラミネートフィルムよりなる外装部材の内部に封入するようにしてもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の二次電池によれば、フィルム状の外装部材に電池素子が封入されており、正極集電体層および負極集電体層の幅方向の両端部に正極未塗工領域および負極未塗工領域をそれぞれ形成し、正極合剤層の幅方向の一端部と、これと同じ側の負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＥ、および、正極未塗工領域の幅ＷＰが、ＷＰ＜ＣＥの関係を満たすとともに、正極合剤層および負極合剤層の端面が曲面をなすようにしたので、電池素子に異常な圧縮圧力がかかった場合であっても、正極未塗工領域の露出した正極集電体層がセパレータを突き破って、負極未塗工領域の露出した負極集電体層と短絡を起こし、発熱や発火に至る虞がなくなり、安全性が向上する。
【００８９】
また、請求項７または請求項８記載の二次電池の製造方法によれば、フィルム状の外装部材に電池素子が封入された二次電池における正極または負極を製造する工程において、まず金属箔を所定幅に裁断して正極集電体層または負極集電体層を形成してから、正極合剤または負極合剤を塗布するとともに、正極合剤層または負極合剤層の端面が曲面をなすようにした。また、負極合剤層が正極合剤層よりも幅が広く、且つ、正極合剤層の幅方向の一端部と負極合剤層の幅方向の一端部との距離ＣＥおよび正極未塗工領域の幅ＷＰがＷＰ＜ＣＥの関係を満たすようにした。これにより、電極製造に伴う裁断，塗布，乾燥およびプレスの各工程において、設備の寸法・規模を著しく小さくすることができるほか、以下のような利点を得ることができる。
【００９０】
まず、塗布工程においては、塗布装置、特に塗布ヘッドの加工および精度維持が極めて容易になり、正極合剤または負極合剤の粘度変化が正極合剤層または負極合剤層に対して及ぼす影響（例えば、厚み変動）も小さくなる。
【００９１】
乾燥工程においては、正極集電体層および負極集電体層の幅が狭いので、熱膨張および熱収縮に対する幅方向の剛性が比較的高くなるので皺が発生しなくなり、従来のような急激な温度変化により正極集電体層および負極集電体層に発生する皺の問題が解消される。
【００９２】
プレス工程においては、従来の大径化していたプレスロール直径を小さくすることができる。すなわち、構造力学上、プレスロールの幅方向撓みは幅の３乗に比例して増加するため、従来の広幅塗布プロセス用のプレスロールは巨大化していた。しかしながら、本実施の形態によれば、計算上、同じ撓みでよいのなら、幅を半分にするとプレスロール直径も半分、幅を５分の１とするとプレスロール直径も５分の１でよくなる。これほどプレスロール直径を小さくするコスト上の必要性がなければ、幅方向プレス圧力はより均一化され、正極合剤層および負極合剤層を高精度に形成することが可能となる。
【００９３】
また、裁断工程においては、金属箔を最初に切断し、以後、正極合剤または負極合剤が塗布された面に裁断を加えなくてすむので、金属バリの発生は、金属箔の裁断工程において最適な裁断条件を適用することによって防止することができる。勿論、従来のような裁断に伴う合剤の脱落は問題とならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る二次電池の電池素子の幅方向一部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る二次電池の概略構成を表す斜視図である。
【図３】図１および図２に示した二次電池の製造方法を表す流れ図である。
【図４】図３に示した正極の製造工程を表す流れ図である。
【図５】図３に示した正極の製造工程で用いる塗布装置の概略断面図である。
【図６】図３に示した負極の製造工程を表す流れ図である。
【図７】本実施例による電池の容量ばらつきを比較例と対照して表すグラフである。
【図８】従来の電極製造方法を表す流れ図である。
【図９】図８に示した電極製造方法により製造された電池素子の幅方向一部断面図である。
【符号の説明】
１０…二次電池、２０…電池素子、２１…正極、２１Ａ…正極集電体層、２１Ｂ…正極合剤層、２１Ｂ１，２２Ｂ１…端面、２１Ｃ…正極未塗工領域、２１Ｅ…正極合剤スラリー、２２…負極、２２Ａ…負極集電体層、２２Ｂ…負極合剤層、２２Ｃ…負極未塗工領域、２３…電解質層、２４…セパレータ、２６…正極端子、２７…負極端子、２８…密着フィルム、２９…電池素子保護材、３０…外装部材、５０…塗布装置、５１…基準ロール、５２…塗布ヘッド（スロットダイ）、５２Ａ…吐出口（スロット）、５２Ｂ…吐出弁（シャッターバルブ）、５２Ｃ…塗布ブレード、５３…供給部、５３Ｂ…供給弁（サクションバルブ）、５４…制御駆動部、５４Ａ…モータ、５４Ｂ…リードスクリュー、５４Ｃ…本体部、５４Ｄ…ガイド溝、５４Ｅ…可動部、５４Ｆ…軸受部、５４Ｇ…ステージ
【図１】
0004404178.tif 000003
【図２】
0004404178.tif 000004
【図３】
0004404178.tif 000005
【図４】
0004404178.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004404178.tif 000008
【図７】
0004404178.tif 000009
【図８】
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【図９】
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