(57)【要約】  捲回型電池は、開口を有する電池ケースと、電極群および電解質と、電池ケースの開口を塞ぐ封口体と、電池ケースと封口体とを絶縁するガスケットとを具備する。第１電極と封口体とが、第１集電リードで接続されており、第２電極と電池ケースとが、第２集電リードで接続されている。第１集電リードは、一端部が、第１電極に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて封口体の内側に接続されている。第２集電リードは、一端部が、第２電極に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて電池ケースの開口側の側壁内面に接続されており、第２集電リードが、ステンレス鋼およびニッケルの少なくとも一方を含み、かつ破断伸びが１５％以上である。
2018142723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼およびニッケルの少なくとも一方を含み、かつ破断伸びが１５％以上である、電池用リード。
【請求項２】
引張り強度が、３００ＭＰａ以上である、請求項１に記載の電池用リード。
【請求項３】
少なくともステンレス鋼を含むクラッド材で構成されている、請求項１または２に記載の電池用リード。
【請求項４】
前記クラッド材が、ステンレス鋼を含む層と、ニッケルおよび銅の少なくとも一方を含む層とを有する、請求項３に記載の電池用リード。
【請求項５】
厚さが３０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池用リード。
【請求項６】
幅が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池用リード。
【請求項７】
開口を有する電池ケースと、
前記電池ケースに収容された電極群および電解質と、
前記電池ケースの前記開口を塞ぐ封口体と、
前記電池ケースと前記封口体とを絶縁するガスケットと、を具備し、
前記電極群は、第１電極と、前記第１電極とは極性が異なる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータと、を具備し、前記第１電極と前記第２電極とが前記セパレータを介して捲回されており、
前記第１電極と前記封口体とが、第１集電リードで接続されており、
前記第２電極と前記電池ケースとが、第２集電リードで接続されており、
前記第１集電リードは、一端部が、前記第１電極に接続され、他端部が、前記電極群の前記開口側の端面から引き出されて前記封口体の内側に接続され、
前記第２集電リードは、一端部が、前記第２電極に接続され、他端部が、前記端面から引き出されて前記電池ケースの前記開口側の側壁内面に接続されており、
前記第２集電リードが、請求項１に記載の電池用リードである、捲回型電池。
【請求項８】
前記電池ケースが、外径１０ｍｍ以下の円筒形である、請求項７に記載の捲回型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用リードに関し、中でも電極群から引き出されて電池ケースの開口側の側壁内面に接続される用途に適した電池用リードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に伴い、機器に用いる電池の小型化も進んでいる。小型電池の場合、狭い空間内に、電極と外部端子とを接続するリードを収容することが求められる。しかし、リードを接続する作業や電池の組み立て作業を行うためには、通常、所定のリード長さを確保する必要がある、従って、リードは、屈曲された状態で、電池ケース内の空間に収容されることが多い。この状態で使用機器の落下などにより電池に大きな衝撃が加わると、屈曲部分に大きな応力が発生し、許容応力を超えて破断に至ることがある。【０００３】
そこで、Ｚｎを１５質量％以上３５質量％以下含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物から構成され、引張強さが２４５ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下であり、破断伸びが４０％以上であるリード導体が提案されている（特許文献１）。このようなリード導体は、曲げ特性および耐衝撃性に優れている。【０００４】
一方、リードを電極群から電池ケースの開口側に引き出し、電池ケースの開口側の側壁内面に溶接することが提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２０１２９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１１１０６１号
【発明の概要】
【０００６】
特許文献２が提案するように、電池ケースの開口側の側壁内面にリードを溶接する場合、電極群の端面からのリードの突出長さが短く、ほとんど屈曲することなく、電池ケース内に収容されている。一方、電池ケースの開口側の側壁内面にリードを溶接するには、電池ケースの開口側に溶接治具を挿入するための空間が必要である。そのような空間が存在すると、使用機器の落下などによって電池に大きな衝撃が加わったときに、電極群が電池ケースの軸方向に移動する。この場合、屈曲された状態で電池ケース内に収容されているリードよりも、ほとんど屈曲せずに電池ケース内に収容されているリードに大きな応力が印加される。これは、電極群が移動すると、屈曲度合いの小さいリードに急激に局所的かつ曲率の大きな曲げ応力や張力が印加されるためである。そのため、屈曲部でリードが破断したり、リードと電池ケースとの接続部分でリードが破断したりすることがある。
【０００７】
上記に鑑み、本開示の一側面の電池用リードは、ステンレス鋼およびニッケルの少なくとも一方を含み、かつ破断伸びが１５％以上である。
【０００８】
本開示の別の側面の捲回型電池は、開口を有する電池ケースと、前記電池ケースに収容された電極群および電解質と、前記電池ケースの前記開口を塞ぐ封口体と、前記電池ケースと前記封口体とを絶縁するガスケットと、を具備する。前記電極群は、第１電極と、前記第１電極とは極性が異なる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータと、を具備し、前記第１電極と前記第２電極とが前記セパレータを介して捲回されている。前記第１電極と前記封口体とが、第１集電リードで接続されており、前記第２電極と前記電池ケースとが、第２集電リードで接続されている。前記第１集電リードは、一端部が、前記第１電極に接続され、他端部が、前記電極群の前記開口側の端面から引き出されて前記封口体の内側に接続される。前記第２集電リードは、一端部が、前記第２電極に接続され、他端部が、前記端面から引き出されて前記電池ケースの前記開口側の側壁内面に接続されており、前記第２集電リードが、上記電池用リードである。
【０００９】
本開示の上記局面によれば、電極群から引き出されたリードを電池ケースの開口側の側壁内面に接続する場合に、リードの破断を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１集電リードが接続された第１電極の一例を概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるIb−Ib線断面図である。
【図２】図２は、第１集電リードが接続された第１電極の他の例を概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるIIb−IIb線断面図（ｂ）である。
【図３】図３は、第２集電リードが接続された第２電極を概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるIIIb−IIIb線断面図である。
【図４】図４は、捲回前の電極群の構成を概略的に示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る円筒形電池の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、破断伸びおよび引張り強度は、リードの長手方向の両端を固定し、長手方向と平行に１０ｍｍ／分の速度で引張試験が実施されることにより決定される。ここで、破断伸びとは、引張試験において、破断後の永久伸び（伸びた長さΔｄ）を原評点距離Ｄに対して百分率で表した値（％）であり、引張り強度とは、引張試験中に加わった最大の力をリードの断面積で除した応力である（Ｎ／ｍｍ2）。
【００１２】
電池用リード（以下、単にリードとも称する。）とは、電池を構成する部材間を電気的に接続するフレキシブルな導体である。リードは、例えば、電極と、電極以外の部材とを電気的に接続する導体である。電極以外の部材とは、例えば、電池ケース、電池ケースの開口を塞ぐ封口体などである。リードは、金属箔から所定形状（例えば短冊もしくはリボン状）に切り出された材料である。
【００１３】
本発明の一実施形態に係るリードは、ステンレス鋼およびニッケルの少なくとも一方を含み、かつ破断伸びが１５％以上である。すなわち、本実施形態に係る電池用リードは、少なくとも、リードを構成する金属箔の材質と破断伸びに特徴を有する。
【００１４】
金属箔の材質がステンレス鋼およびニッケルの少なくとも一方を含む場合、リードは、破断を抑制するのに十分な引張り強度を有し、耐腐食性が高く、高い靭性を有する。一般に、引張り強度が大きくなると、破断伸びは小さくなる傾向がある。これに対し、上記材質によれば、引張り強度および破断伸びをいずれも高レベルで両立できるリードが得られる。中でもステンレス鋼を含むリードは、引張り強度、破断伸び、靭性、耐腐食性等をバランスよく発現する。リードの材質の調質は、硬材よりも軟材であることが好ましい。ステンレス鋼の種類は、特に限定されないが、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などが高い伸び率を有する点で好ましい。
【００１５】
上記金属箔から切り出されたリードは、例えば３００ＭＰａ以上の引張り強度を発現し得る。リードの破断を高度に抑制するには、破断伸びに加え、引張り強度をできるだけ高めることが望まれる。リードの引張り強度は、４００ＭＰａ以上がより好ましく、５００ＭＰａ以上もしくは６００ＭＰａ以上が更に好ましい。
【００１６】
リードの破断伸びは、１５％以上であればよいが、２０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、５０％以上が更に好ましい。このように破断伸びが大きく、かつ上記材質からなるリードは、十分な柔軟性と強度を備える。よって、屈曲度合いの小さいリードに急激に大きな曲げ応力や張力が印加された場合でも、リードの破断が抑制される。
【００１７】
リードを構成する金属箔は、単層材であってもよく、複層構造のクラッド材であってもよい。また、単層材またはクラッド材の表面に、銅メッキなどの金属のメッキを施してもよく、クロメート処理などの表面処理を施してもよい。
【００１８】
単層材は、ステンレス鋼およびニッケルの少なくとも一方を含む金属で構成される。単層材の材質は、ステンレス鋼およびニッケル以外の他元素を含んでもよいが、他元素の含有量は５質量％以下が好ましく、不可避不純物を含んでもよい。
【００１９】
クラッド材は、ステンレス鋼を含む層およびニッケルを含む層の少なくとも一方を具備する。ステンレス鋼を含む層は、例えば不可避不純物を含み得るステンレス鋼からなる層（以下、ＳＵＳ層と称する。）である。ニッケルを含む層は、例えば９５質量％以上がＮｉからなる層であり、Ｎｉと不可避不純物からなる層（以下、純Ｎｉ層と称する。）であることが好ましい。
【００２０】
好ましいクラッド材の具体例としては、ステンレス鋼を含む層と、ニッケルおよび銅の少なくとも一方を含む層とを具備するクラッド材が挙げられる。ニッケルおよび銅の少なくとも一方を含む層は、上記ニッケルを含む層でもよく、ＮｉとＣｕとの合金層でもよく、銅を含む層でもよい。銅を含む層は、例えば９５質量％以上がＣｕからなる層であり、Ｃｕと不可避不純物からなる層（以下、純Ｃｕ層と称する。）であることが好ましい。ＮｉとＣｕとの合金層は、例えば９５質量％以上のＮｉおよびＣｕを含む合金層であり、ＮｉとＣｕと不可避不純物からなる層（以下、純Ｎｉ／Ｃｕ層と称する。）であることが好ましい。より具体的には、純Ｎｉ層と純Ｃｕ層とを含む軟材（Ｎｉ−Ｃｕ軟材）や、純Ｎｉ層とＳＵＳ層と純Ｃｕ層とを具備する軟材（Ｎｉ−ＳＵＳ−Ｃｕ軟材）などが好ましい。
【００２１】
リードの厚さは、小型電池においては、３０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下が更に好ましい。リードの厚さを、このように小さくすることで、リードが電極群に不要な外力を与えることが少なくなり、信頼性の高い小型電池を得ることができる。
【００２２】
リードの幅は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が好ましく、２．５ｍｍ以下がより好ましく、２．０ｍｍ以下が更に好ましい。リードの幅を、このように小さくすることで、リードが電極群に不要な外力を与えることが少なくなる。また本発明に係るリードは十分な引張り強度を有しているため、リードの幅を小さくした場合であっても破断を抑制することができ、信頼性の高い小型電池を得ることができる。
【００２３】
ステンレス鋼を含む層を具備するクラッド材においては、引張り強度、破断伸び、靭性、耐腐食性等を特にバランスよく発現するリードを得る観点から、ステンレス鋼を含む層の含有量を最大にすることが好ましい。クラッド材におけるステンレス鋼を含む層もしくはＳＵＳ層の含有量は、例えば５０質量％以上９９質量％以下が好ましく、７０質量％以上９９質量％以下がより好ましい。
【００２４】
ステンレス鋼を含む層を具備するクラッド材が、ニッケルを含む層を具備する場合、リードと電池構成部材との溶接強度を高める観点から、クラッド材におけるニッケルを含む層もしくは純Ｎｉ層の含有量は、例えば１質量％以上５０質量％以下が好ましく、３質量％以上３０質量％以下がより好ましい。
【００２５】
ステンレス鋼を含む層を具備するクラッド材が、銅を含む層を具備する場合、高導電性を確保する観点から、クラッド材における銅を含む層もしくは純Ｃｕ層の含有量は、例えば１質量％以上５０質量％以下が好ましく、３質量％以上３０質量％以下がより好ましい。
【００２６】
リードを構成する金属箔は、例えば、金属シートを貼り合わせ、熱間圧延および／または冷間圧延を施し、その後、熱処理を行うことで製造できる。熱間圧延または圧延後の熱処理の条件を制御することで、生成する金属箔の破断伸びや引張り強度を制御することができる。
【００２７】
熱間圧延は、金属の再結晶温度以上（例えば５００℃以上１３００℃以下）で金属シートを圧延加工する工程をいう。熱間圧延によれば、圧延後の金属箔の組織を微細化することができ、加工性に優れた金属箔を得ることができる。冷間圧延は、金属の再結晶温度未満（例えば１００℃以下）で金属シートを圧延加工する工程をいう。冷間圧延により、金属の加工硬化を進行させることができる。
【００２８】
熱処理は、金属箔を窒素雰囲気もしくは水素雰囲気中または真空中で、連続方式またはバッチ方式で加熱する処理をいう。連続方式では、長尺の金属箔が一端側から連続的に加熱装置に供給され、連続的に加熱される。バッチ方式では、例えばロール状に捲回された状態の金属箔が加熱装置内で加熱される。
【００２９】
熱処理における加熱温度は、７００℃以上１２００℃以下が好ましい。上記範囲内であれば、加熱温度が高いほど、破断伸びが大きくなる傾向がある。引張り強度をより大きくしたい場合、加熱温度は、１０００℃以下が好ましく、９００℃以下がより好ましい。
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係る捲回型電池は、開口を有する電池ケースと、電池ケースに収容された電極群および電解質と、電池ケースの開口を塞ぐ封口体と、電池ケースと封口体とを絶縁するガスケットとを具備する。電極群は、第１電極と、第１電極とは極性が異なる第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在するセパレータとを具備し、第１電極と第２電極とがセパレータを介して捲回されている。第１電極と封口体は、第１集電リードで互いに電気的に接続されている。第２電極と電池ケースは、第２集電リードで互いに電気的に接続されている。第１集電リードは、一端部が、第１電極に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて封口体の内側に接続される。第２集電リードは、一端部が、第２電極に接続され、他端部が、端面から引き出されて電池ケースの開口側の側壁内面に接続されている。
【００３１】
上記構成を有する捲回型電池は、小型電池に適している。中でも、電池ケースの外径が１０ｍｍ以下、更には６ｍｍ以下の円筒形である場合には、第２集電リードを電池ケースの内底面に溶接することが困難であり、上記構成を採用することが必須となる。
【００３２】
上記構成の場合、第２集電リードを電池ケースに溶接する際に溶接治具を挿入するための空間が電池ケースの開口側に設けられる。溶接治具は、例えば、抵抗溶接を行う装置であり、一対の溶接用電極を具備している。一方の溶接用電極は、開口から電池ケース内に挿入され、これに対向するように他方の溶接用電極が開口端部の外側に配置される。一対の溶接用電極によって電池ケースの開口端部が第２集電リードとともに挟み込まれる。この状態で溶接用電極間に電流を流すことで、第２集電リードと電池ケースとが溶接される。
【００３３】
ここで、電池ケースの開口側に空間が存在すると、電池に大きな衝撃が加わったときに電極群が電池ケースの軸方向に移動する。例えば、電極群が電池ケースの開口側に移動すると、第２集電リードが局部的に大きな曲率で屈曲することがある。また、電池に逆方向の衝撃が加わり、電極群が電池ケースの開口から離れるように移動すると、第２集電リードに強い張力が印加される。これに対し、上記電池用リードを第２集電リードに用いることで、第２集電リードの破断が顕著に抑制される。
【００３４】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る捲回型電池についてより詳細に説明する。ここでは、第１電極が正極であり、第２電極が負極である場合を例に説明する。
【００３５】
（正極）
図１は、第１集電リード（正極集電リード）が接続された第１電極（正極）の一例を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIb−Ib線断面図（ｂ）である。正極４は、正極集電体シート４０と、正極集電体シート４０の両面に形成された正極活物質層４１とを具備する。正極集電体シート４０は矩形であり、本実施形態の場合、長辺方向（図１のＹ方向）が捲回軸方向に一致する。Ｙ方向における一端部（以下、第一端部）には、正極集電体シート４０が露出している第一未塗工部４０ａが設けられている。第一未塗工部４０ａは、第一端部に沿って帯状に設けられる。第一未塗工部４０ａには、短冊状の正極集電リード２４の一端部が接続されている。
【００３６】
一方、Ｙ方向における他端部（以下、第二端部）には、正極集電体シート４０が露出しておらず、第二端部の端面４０ｂを除き、両面の全面に正極活物質層４１が形成されている。また、正極集電体シート４０の短辺方向（図１のＸ方向）における両端部も、それらの端面および第一未塗工部に対応する部分を除き、両方の全面が正極活物質層４１で覆われている。なお、「端面」とは、集電体シートを裁断するときに形成される厚さ方向の断面に対応する。
【００３７】
正極集電体シート４０のＹ方向における幅Ｗ10は、電池ケースの長さまたは電池容量に応じて選択すればよい。第一未塗工部４０ａの幅Ｗ11は、例えば２ｍｍ〜４ｍｍであればよい。
【００３８】
図２は、第１集電リード（正極集電リード）が接続された第１電極（正極）の他の例を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIIb−IIb線断面図（ｂ）である。図２では、第一未塗工部４０ａが絶縁層５で裏表両面から覆われている。絶縁層５は、第一端部の端面４０ｃが覆われるように、第一端部に沿って帯状に設けられる。第一端部の端面４０ｃが絶縁層５で覆われることで、絶縁層５は第一端部の端面４０ｃから、僅かに張り出すことになる。これにより、第一未塗工部４０ａの存在による内部短絡のリスクが低減するとともに、正極集電リード２４の根本が絶縁層５で固定される。
【００３９】
絶縁層５の第一端部の端面４０ｃからの張り出し幅Ｗ12は、０．１ｍ〜１ｍｍであることが好ましく、０．４ｍｍ〜０．６ｍｍであることが更に好ましい。これにより、正極集電リード２４の根本を絶縁層５で固定する効果が大きくなり、かつ電極群の第一方向の長さの不要な増大を避けることができる。
【００４０】
絶縁層５は、第一未塗工部４０ａの両面の合計面積の７０％以上を被覆することが好ましく、第一未塗工部４０ａが完全に絶縁層５で被覆されることが更に好ましい。
【００４１】
絶縁層５は、絶縁性の樹脂成分を含む粘着剤で形成することが好ましく、例えばゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤などを用いることができる。絶縁層５として、絶縁テープを用いてもよい。絶縁テープを用いると、第一未塗工部４０ａを絶縁層で被覆する作業が容易となる。絶縁テープは、絶縁シート（基材フィルム）と、絶縁シートの一方の面に設けられた粘着層とを有する。絶縁シートには、例えば、ポリプロピレン製フィルムが用いられる。絶縁層５の厚さは、正極活物質層の厚さの２０％〜５０％であることが好ましい。
【００４２】
円筒形電池がリチウムイオン電池である場合、正極集電体シート４０には、例えばアルミニウム、アルミニウム合金などの金属箔が好ましく使用される。正極集電体シート４０の厚さは、特に限定されないが、１０μｍ〜２０μｍが好ましい。
【００４３】
正極活物質層４１は、正極活物質を含み、任意成分として結着剤、導電剤などを含む。リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物が好ましく、例えばＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4などが用いられる。正極活物質層の厚さは、特に限定されないが、７０μｍ〜１３０μｍが好ましい。
【００４４】
正極集電リード２４には、上記電池用リードを用いてもよいが、一般的な電池用リードを用いてもよい。第１集電リードである正極集電リード２４は、正極と封口体の内側とを接続するものであり、電池の構造上、衝撃による破断を生じにくいためである。一般的な電池用リードとしては、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、ステンレス鋼などの金属箔が挙げられる。正極集電リード２４の厚さは、１０μｍ〜１００μｍが好ましく、２０μｍ〜８０μｍが更に好ましい。正極集電リード２４の形状は、特に限定されないが、電池ケースの外径が１０ｍｍ以下の円筒形である場合、幅０．５ｍｍ〜３ｍｍ、長さ３ｍｍ〜１０ｍｍの短冊状であることが好ましい。
【００４５】
（負極）
図３は、第２集電リード（負極集電リード）が接続された第２電極（負極）を概略的に示す平面図（ａ）およびそのIIIb−IIIb線断面図である。負極２は、負極集電体シート２０と、負極集電体シート２０の両面に形成された負極活物質層２１とを具備する。負極集電体シート２０は、Ｘ方向の長さが正極集電体シート４０よりも大きく設定された矩形である。負極集電体シート２０のＸ方向における一端部（以下、第一端部）には、負極集電体シートが露出している第二未塗工部２０ａが設けられている。第二未塗工部２０ａは、当該第一端部に沿って帯状に設けられる。第二未塗工部２０ａには、短冊状の負極集電リード２２の一端部が溶接により接続されている。
【００４６】
負極集電体シート２０のＸ方向における他端部（以下、第二端部）にも、負極集電体シート２０が露出している第三未塗工部２０ｂが帯状に設けられている。このような負極集電体シート２０の露出部は、負極活物質層の剥離を抑制するために設けられる。
【００４７】
負極集電体シート２０のＹ方向における両端部は、各端部の端面２０ｃ、２０、第二未塗工部２０ａ、第三未塗工部２０ｂに対応する部分を除き、負極活物質層２１で覆われている。これにより、正極活物質層４１と負極活物質層２１との対向面積を十分に大きくすることができる。
【００４８】
第二未塗工部２０ａの幅Ｗ21は、負極集電体シート２０のＸ方向における幅Ｗ20の１０％〜５０％であることが好ましい。一方、第三未塗工部２０ｂの幅Ｗ22は、幅Ｗ20の１％〜１０％であればよい。第三未塗工部２０ｂは存在しなくてもよい。第二未塗工部２０ａ、第三未塗工部２０ｂの裏面には、その少なくとも一部に負極活物質層が形成されていてもよい。あるいは、第二未塗工部２０ａ、第三未塗工部２０ｂの裏面は、表面と同様に、負極集電体シートが露出する未塗工部であってもよい。
【００４９】
円筒形電池がリチウムイオン電池である場合、負極集電体シート２０には、例えばステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、アルミニウムなどの金属箔が好ましく使用される。負極集電体シート２０の厚さは、特に限定されないが、５μｍ〜２０μｍが好ましい。
【００５０】
負極活物質層２１は、負極活物質を含み、任意成分として結着剤、導電剤などを含む。リチウムイオン電池の負極活物質としては、金属リチウム、珪素合金、炭素材料（黒鉛、ハードカーボンなど）、珪素化合物、錫化合物、チタン酸リチウム化合物などが用いられる。負極活物質層の厚さは、特に限定されないが、７０μｍ〜１５０μｍが好ましい。
【００５１】
負極集電リード２２には、上記電池用リードを用いる。負極集電リード２２の形状は、特に限定されないが、電池ケースの外径が１０ｍｍ以下の円筒形である場合、幅０．５ｍｍ〜３ｍｍ、長さ９ｍｍ〜１５ｍｍの短冊状であることが好ましい。
【００５２】
図３では、第二未塗工部２０ａと負極集電リード２２との接続部分が、固定用絶縁テープ５４で覆われている。固定用絶縁テープ５４は、捲回後の電極群の最外周を固定するものである。これにより、負極集電リード２２と負極集電体シート２０との接続部分の強度を確保しやすくなる。
【００５３】
図４は、捲回前の電極群の構成を概略的に示す平面図である。図示例では、セパレータ６を中心に、セパレータ６の左側かつ背面側に正極４が配置され、セパレータ６の右側かつ表面側に負極２が配置されている。正極活物質層４１の捲回軸方向（Ｙ方向）における幅Ｗ13は、負極活物質層２１のＹ方向における幅Ｗ23より僅かに小さく、正極活物質層４１が完全に負極活物質層２１と重複するように正極４と負極２とが積層される。このような正極４、セパレータ６および負極２の積層体が、巻芯５０を中心として捲回され、電極群が構成される。
【００５４】
セパレータ６のＹ方向における両端部は、正極４および負極２の対応する端部よりも突出している。これにより、内部短絡のリスクが更に低減する。また、第一未塗工部４０ａの端面４０ｃは、負極集電体シート２０の端面２０ｃよりも突出している。上記位置関係では、負極集電体シート２０の端面２０ｃの位置が、正極集電体シート４０の第一未塗工部４０ａを被覆する絶縁層５と対向することとなり、負極集電体シートの端面による内部短絡のリスクが大きく低減する。なお、Ｙ方向の正極集電リード２４が突出する側では、絶縁層５のＹ方向の端部を、セパレータ６の対応する端部よりも突出させてもよい。
【００５５】
負極２のＸ方向における一端部（第二未塗工部２０ａ）は、セパレータ６から張り出している。張り出した部分は、固定用絶縁テープ５４を介して電池ケースの側壁内面と対向する。
【００５６】
図５は、本発明の一実施形態に係る円筒形電池の縦断面図である。正極４と負極２は、セパレータ６を介して捲回されて電極群を形成している。電極群は、電解質（図示せず）とともに有底円筒形の電池ケース８と、電池ケース８の開口部を封口する封口体１２とで形成される空間に密閉されている。巻芯５０を抜き取った後の電極群の捲回軸の近傍には半径Ｒの中空部１８が形成される。電池ケース８の開口端部は、ガスケット１６を介して封口体１２の周縁に加締められる。図示例では、封口体１２の周縁に絶縁性のリング部材３０が配置され、電池ケース８と封口体１２との絶縁が担保されている。
【００５７】
負極集電リード２２および正極集電リード２４は、いずれも電池ケース８の開口側に配置される。すなわち、正極集電リード２４は、一端部が、正極４に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて封口体１２の内側に接続されている。一方、負極集電リード２２は、一端部が、負極２に接続され、他端部が、電極群の開口側の端面から引き出されて、電池ケース８の開口側の側壁内面に抵抗溶接により接続されている。電池ケース８の底面の外面は負極端子１０となり、封口体１２の外面は正極端子１４となる。なお、図５では、固定用絶縁テープ５４は省略している。
【００５８】
負極集電リード２２を電池ケース８の側壁内面に接触させるには、抵抗溶接を行うための溶接用電極を開口から電池ケース内に挿入する必要がある。よって、電池ケース８の開口側に、溶接用電極を挿入するための空間が設けられる。この空間には、例えば絶縁性のリング状の中間部材２８が配置される。これにより、電極群の捲回軸方向への移動は、概ね制限されている。なお、中間部材２８はガスケット１６と一体化させてもよい。正極集電リード２４は、中間部材２８の中空部を通って封口体１２の内面まで導出されている。
【００５９】
上記構造の場合、正極集電リード２４を封口体１２の内面に接続する作業や、封口体１２で電池ケース８の開口を塞ぐ作業を行うためには、正極集電リード２４が所定のリード長さを有する必要がある、よって、正極集電リード２４は、屈曲された状態で、電池ケース内の空間に収容される。
【００６０】
一方、負極集電リード２２は、電池ケース８の側壁内面に溶接されるため、電極群の端面からの負極集電リード２２の突出長さは短くてよい。そのため、負極集電リード２２は、ほとんど屈曲することなく、電極群の最外周と電池ケース８の側壁とで狭まれるように電池ケース８内に収容されている。従って、使用機器の落下などの大きな衝撃によって電極群が電池ケースの軸方向に移動すると、負極集電リード２２に急激に局所的かつ曲率の大きな曲げ応力が発生し、もしくは抵抗溶接により形成された溶接点２６と第二未塗工部２０ａと負極集電リード２２との接続部分との間に大きな張力が印加されたりする。これに対し、本発明の実施形態に係る電池用リードを負極集電リード２２として使用する場合、このような応力が複数回印加される場合でも、負極集電リード２２の破断を抑制することが可能である。
【００６１】
（セパレータ）
セパレータ６には、例えば、樹脂製の微多孔膜、不織布が挙げられる。樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、および／またはポリイミド樹脂などが例示できる。セパレータの厚さは、好ましくは５〜４０μｍもしくは５〜３０μｍである。
【００６２】
（電解質）
電解質は、電池の種類に応じて適宜選択できる。電解質は、溶媒と、溶媒に溶解した溶質（支持塩）を含んでいる。電解質は、液状であってもよく、ゲル状であってもよい。例えば、リチウムイオン二次電池では、支持塩（またはリチウム塩）としては、フッ素含有酸のリチウム塩［ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、テトラフルオロ硼酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）など］などが使用される。溶媒としては、非水溶媒が使用される。非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）など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、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）などの鎖状カーボネート、鎖状エーテル、環状エーテル、ラクトンなどが挙げられる。電解質における支持塩の濃度は、特に制限されず、例えば、０．５〜２ｍｏｌ／Ｌである。
【００６３】
（電池ケース）
電池ケース８は、開口を有し、例えば外径が１０ｍｍ以下、好ましくは６ｍｍ以下の有底円筒形である。電池ケース８の底部の厚さ（最大厚さ）は、例えば０．０８〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０９〜０．１５ｍｍである。電池ケースの側壁の厚さ（最大厚さ）は、例えば０．０８〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０８〜０．１５ｍｍである。
【００６４】
電池ケース８は、金属缶であることが好ましい。電池ケース８を構成する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金（ステンレス鋼を含む）などが例示できる。電池ケースには、必要に応じてニッケルなどのめっき処理を施してもよい。
【００６５】
（封口体）
封口体の形状は、特に制限されず、円盤状または円盤の中央部が厚さ方向に突出した形状（ハット状）などが例示できる。封口体の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金（ステンレス鋼を含む）などが例示できる。
【００６６】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
以下の手順に従って、図５に示す円筒形電池（円筒形リチウムイオン二次電池）を作製した。
【００６８】
（１）正極の作製
正極活物質としてニッケル酸リチウム１００質量部、導電剤としてアセチレンブラック４質量部、および結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）４質量部に、分散媒としてＮＭＰを加えて混合することにより、正極合剤スラリーを調製した。正極合剤スラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔（厚さ１５μｍ）の両面に塗布し、乾燥後、厚さ方向に圧縮することにより、正極活物質層を形成し、正極（厚さ０．１４ｍｍ）を得た。正極には、正極の幅方向に沿って正極活物質層を有さない第一未塗工部を設け、リボン状のアルミニウム製の正極集電リード（幅１．０ｍｍ、厚さ５０μｍ）の一端部を第一未塗工部に接続した。その後、第一未塗工部に絶縁性の粘着テープを貼り付けて絶縁層を形成した。
【００６９】
（２）負極の作製
負極活物質として人造黒鉛粉末１００質量部、結着剤としてスチレン−メタクリル酸−ブタジエン共重合体１質量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１質量部を混合し、得られた混合物を、脱イオン水に分散させることにより、負極合剤スラリーを調製した。負極集電体としての銅箔（厚さ１０μｍ）の両面に、負極合剤スラリーを塗布し、乾燥後、厚さ方向に圧縮することにより、負極活物質層を形成し、負極（厚さ０．１５ｍｍ）を得た。負極の電極群における最外周に相当する部分には、両面に負極活物質層を有さない第二未塗工部を形成した。第二未塗工部にはリボン状の所定の負極集電リード（幅１．５ｍｍ、厚さ５０μｍ）の一端部を接続した。ここでは、負極集電リードに、Ｎｉ−ＳＵＳ−Ｃｕ軟材を用いた。純Ｎｉ層、ＳＵＳ層および純Ｃｕ層の含有量は、それぞれ１０質量％、８０質量％および１０質量％であった。破断伸びおよび引張り強度は、それぞれ６０％および７００ＭＰａであった。
【００７０】
（３）電極群の作製
帯状のセパレータを、巻芯（直径０．８ｍｍの円柱状）のスリット部に挟み込み、スリット部で折り曲げて二枚重ねた状態にした。正極と負極との間にセパレータが介在した状態となるように、セパレータと、正極と、負極とを重ね合わせ、正極活物質層と負極活物質層とを対向させた。この状態で、巻芯を中心にして、正極、負極およびセパレータを捲回して電極群を形成した。その後、巻芯を抜き取り、巻き終わり端部に巻止めテープを貼り付けて電極群を固定した。電極群の端面（電池ケース内で開口側に位置する端面）から正極集電リードおよび負極集電リードを延出させた。
【００７１】
（４）非水電解質の調製
ＥＣとＥＭＣとを１：１の質量比で含む混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を溶解させることにより、非水電解質を調製した。非水電解質中のＬｉＰＦ6の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌとした。
【００７２】
（５）円筒形電池の作製
電極群をニッケルめっき鉄板から形成された開口を有する有底円筒形の電池ケースに挿入し、負極集電リードの他端部を、電池ケースの側壁内面に抵抗溶接により接続した。電極群の上部に絶縁性のリング状の中間部材を配置し、電極群から引き出した正極リードの他端部を中間部材の孔を通して、周縁部にガスケットを装着した封口体の内面に接続した。電池ケース内に非水電解質を所定量注液した後、封口体で電池ケースの開口を封口した。このようにして、公称容量３０ｍＡｈの電池Ａ１（高さ３０ｍｍ）を得た。同様の電池Ａ１を合計３個作製した。
【００７３】
［評価］
得られた電池を電極群の巻回軸が鉛直方向で、かつ電池ケースの開口側が下向きとなるように、高さ１ｍの位置から地面に５回落下させた。次いで、開口側が上向きとなるように電池の向きを反転させ、上記と同様に５回落下させた。これを１セットとして繰り返し、負極集電リードが破断するまでの合計セット数（Ｎ：３個の平均）を確認した。
【００７４】
（実施例２）
負極集電リードの材質をＮｉ−Ｃｕ軟材に変更したこと以外、実施例１と同様に電池Ａ２を作製し、評価した。純Ｎｉ層および純Ｃｕ層の含有量は、それぞれ７０質量％および３０質量％であった。破断伸びおよび引張り強度は、それぞれ２０％および３３０ＭＰａであった。
【００７５】
（実施例３）
負極集電リードの材質をＮｉ−ＳＵＳ−Ｃｕ硬材に変更したこと以外、実施例１と同様に電池Ａ３を作製し、評価した。純Ｎｉ層、ＳＵＳ層および純Ｃｕ層の含有量は、それぞれ１０質量％、８０質量％および１０質量％であった。破断伸びおよび引張り強度は、それぞれ１７％および１０００ＭＰａであった。
【００７６】
（比較例１〜３）
表１に示す負極集電リードを用いたこと以外、実施例１と同様に電池Ｂ１〜Ｂ３を作製し、評価した。
【００７７】
【表１】
2018142723.tif 000003
【００７８】
表１に示すように、実施例１〜３の負極集電リードは落下衝撃に対する耐性が高く、破断が顕著に抑制されることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の実施形態によれば、電池が落下した場合でも電池用リードの破断が抑制され、電池の高い品質を確保することができる。上記電池用リードは、各種携帯電子機器の電源となる電池に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８０】
２：負極（第２電極）
４：正極（第１電極）
５：絶縁層
６：セパレータ
８：電池ケース
１０：負極端子
１２：封口体
１４：正極端子
１６：ガスケット
１８：中空部
２０：負極集電体シート
２０ａ：第二未塗工部
２０ｂ：第三未塗工部
２１：負極活物質層
２２：負極集電リード（第２集電リード）
２４：正極集電リード（第１集電リード）
２６：溶接点
２８：中間部材
３０：リング部材
４０：正極集電体シート
４１：正極活物質層
４０ａ：第一未塗工部
５０：巻芯
５４：固定用絶縁テープ
【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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【国際調査報告】
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