(57)【要約】  正極と、負極と、セパレータを有する略円柱状の巻回電極体と、巻回電極体を外装する可撓性を有する外装材とを備え、巻回電極体の巻回の最外周から少なくとも１周において、正極、負極、正極集電体又は負極集電体の少なくとも１つが、少なくとも１つ以上の外周方向に突出する凸部を備える電池である。図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、セパレータを有する略円柱状の巻回電極体と、
前記巻回電極体を外装する可撓性を有する外装材と
を備え、
前記巻回電極体の巻回の最外周から少なくとも１周において、正極、負極、正極集電体又は負極集電体の少なくとも１つが、少なくとも１つ以上の外周方向に突出する凸部を備える電池。
【請求項２】
正極、負極、正極集電体又は負極集電体を円近似して求めた曲線を基準線として、正極、負極、正極集電体又は負極集電体の前記凸部の高さが１０μｍ以上で１mm以下とされた請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記巻回電極体の巻回の最外周から少なくとも１周において、外装材を円近似して求めた曲線と、正極、負極、正極集電体又は負極集電体の少なくとも１つが交差している請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記外装材は、前記巻回電極体を収容する略円柱状の収容部と前記収容部の周囲の４方に設けられた周縁部を有する二つの外装材を、前記周縁部においてシールした構成である請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記外装材は、前記巻回電極体を収容する略円柱状の収容部と、前記収容部の周囲のうち周面側にある折り曲げ部を除く３方に設けられた周縁部を有する一つの外装材を、前記周縁部においてシールした構成である請求項１に記載の電池。
【請求項６】
前記収容部の端面側に設けられた周縁部が前記端面の中心位置からずれている請求項５に記載の電池。
【請求項７】
前記周縁部をシールした接合部の内面に形成された凹部に対して前記凸部の少なくとも一部が嵌合されている請求項１に記載の電池。
【請求項８】
請求項１に記載の電池が複数接続された組電池。
【請求項９】
請求項１に記載の電池を備える電子機器。
【請求項１０】
略部分円柱状の第１収容部を有する第１のフィルム状外装材と、略部分円柱状の第２収容部を有する第２のフィルム状外装材を形成し、
前記第１収容部及び前記第２収容部に略円柱状の巻回電極体を収容し、
前記巻回電極体を熱融着によって加熱成型する時に、角が斜めに切り落とされた又は適度なＲ形状が施された金型を使用し、
前記巻回電極体の外周面に少なくとも１つ以上の外周方向に突出する凸部を形成する
電池の製造方法。
【請求項１１】
熱融着の接合面の内面に、前記凸部の少なくとも一部が嵌合する凹部を形成する請求項１０に記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、フィルム状外装材を備える電池及びその製造方法、組電池、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話又は携帯用コンピューターなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。これに伴い、電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池の開発が活発に進められている。中でも、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を実現できるものとして注目されている。【０００３】
上記リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンと可逆的に電気化学反応する活物質よりなる正極と、炭素材料、リチウム金属又はリチウムを含む負極と、非水電解液とから構成される。上述したような電子機器は、比較的消費電流が大きいものが多く、電池構造としては渦巻式電極構造が有効である。これは、帯状正極と帯状負極とをセパレータを介して渦巻状に巻いたもので、電極面積が大きくとれることから重負荷に耐えられる（例えば、特許文献１参照）。さらに、本願出願人は、先に、巻回電極体と外装材とを備える電池を小型化する技術を提案している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４７４１９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようにして巻回した渦巻式電極は、巻きが緩まないように、最外周最終端部の中央付近を、粘着テープにより固定する方法が一般的に採られる。最終端部を粘着テープにより固定されてはいるものの、充電により渦巻式電極は膨張する。その結果、充電後の出荷状態において、体積エネルギー密度が低下するという欠点を有していた。更に、サイクル時に、活物質と活物質の間、活物質とセパレータの間、活物質と金属集電体の間で密着性が悪くなり、充放電サイクル特性を低下させるという欠点を有していた。また、充電・放電による変形により、特に、円柱形の電極体をフィルム等の柔軟性を有する外装材で封止した電池においては電極の一部で緩みが生じることがあり、その結果、電極表面全体に対して均一な充放電反応が行われず、電池特性に悪影響を及ぼしていた。【０００６】
したがって、本技術の目的は、渦巻状に巻回された渦巻式電極の充電に伴う膨張が抑制され、電極の緩みが防止され、電池特性を改善することができる電池及びその製造方法、組電池、並びに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の技術は、正極と、負極と、セパレータを有する略円柱状の巻回電極体と、
巻回電極体を外装する可撓性を有する外装材と
を備え、
巻回電極体の巻回の最外周から少なくとも１周において、正極、負極、正極集電体又は負極集電体の少なくとも１つが、少なくとも１つ以上の外周方向に突出する凸部を備える電池である。【０００８】
第２の技術は、第１の技術の電池が複数接続された組電池とするものである。【０００９】
第３の技術は、第１の技術の電池を備える電子機器とするものである。【００１０】
第４の技術は、略部分円柱状の第１収容部を有する第１のフィルム状外装材と、略部分円柱状の第２収容部を有する第２のフィルム状外装材を形成し、
第１収容部及び第２収容部に略円柱状の巻回電極体を収容し、
巻回電極体を熱融着によって加熱成型する時に、角が斜めに切り落とされた金型又は角に適度なＲ形状を施した金型を使用し、
巻回電極体の外周面に少なくとも１つ以上の外周方向に突出する凸部を形成する
電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
少なくとも一つの実施形態によれば、本技術は、外装材内部での巻回電極体の変位や電極の緩みが抑制され、電池特性を改善することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａは、本技術の第１の実施形態に係る電池の外観の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、本技術の第１の実施形態に係る電池の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図２】図２Ａは、本技術の第１の実施形態に係る電池の形状の一例を示す上面図である。図２Ｂは、図２ＡのＩ−Ｉ線に沿った断面構造の一例を示す断面図である。図２Ｃは、図２ＡのII−II線に沿った断面構造の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、第１、第２の外装材の構成の一例を示す断面図である。
【図４】図４Ａは、巻回電極体の形状の一例を示す上面図である。図４Ｂは、図４Ａに示した巻回電極体の断面構造の一例を拡大して表す断面図である。
【図５】図５Ａは、巻き解かれた状態の正極の構成の一例を示す平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＩ−Ｉ線に沿った断面構造の一例を示す断面図である。
【図６】図６Ａは、巻き解かれた状態の負極の構成の一例を示す平面図である。図６Ｂは、図１０ＡのＩ−Ｉ線に沿った断面構造の一例を示す断面図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｄは、本技術の第１の実施形態に係る電池の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂは、本技術の第１の実施形態に係る電池の製造方法の一例を説明するための斜視図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、本技術の第１の実施形態に係る電池の巻回電極体を説明するための断面図である。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂは、本技術を説明するための参考例の断面図である。
【図１１】図１１は、本技術の第１の実施形態に係る電池の巻回電極体の他の例を説明するための断面図である。
【図１２】図１２は、本技術の効果を説明するための全巻回の電極間距離の最頻値を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本技術の効果を説明するための出荷状態における負極とセパレータとの間の融着強度の測定結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、本技術の効果を説明するための全巻回の電極間距離の最頻値の増加量を示すグラフである。
【図１５】図１５Ａ〜図１５Ｄは、本技術の第１の実施形態に係る電池の加熱成型工程の一例を説明するための略線図である。
【図１６】図１６（１）〜図１６（７）は、本技術の第１の実施形態に係る電池の加熱成型工程の他の例を説明するための略線図である。
【図１７】図１７Ａ、図１７Ｂは、本技術の第２の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本技術の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．第１の実施の形態＞
＜２．第２の実施の形態＞
＜３．変形例＞
以下に説明する実施の形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
［電池の構成］
図１Ａは、本技術の第１の実施の形態に係る電池の外観の一例を示す。図１Ｂは、本技術の第１の実施の形態に係る電池の構成の一例を示す。電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池であり、中心に中空部を有する略円柱状の巻回電極体１と、巻回電極体１を外装する、可撓性を有する外装材２と、巻回電極体１の外周部に電気的に接続された正極リード３ａ及び負極リード４ａとを備える。外装材２は、略円柱状の空間部を有し、この空間部に巻回電極体１が収容されている。そして、空間部に収容された巻回電極体１の四方を囲むように、熱融着部などの接合部２３が設けられている。
【００１５】
正極リード３ａ、負極リード４ａは、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料により構成されている。シーラント材３ｂ、４ｂはそれぞれ、正極リード３ａ、負極リード４ａに対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン又は変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
【００１６】
外装材２は、第１の外装材２１と、第２の外装材２２とを備える。第１、第２の外装材２１、２２は、例えば、可撓性を有する矩形状のフィルムからなる。フィルムとしては、ラミネートフィルムを用いることが好ましい。第１の外装材２１、第２の外装材２２は、略同一の形状を有している。具体的には、第１の外装材２１は、一方の主面に設けられた略半円柱状の第１の空間部２１ａと、この第１の空間部２１ａの四方を囲むように設けられた周縁部２１ｂとを有する。一方、第２の外装材２２は、一方の主面に設けられた略半円柱状の第２の空間部２２ａと、この第２の空間部２２ａの四方を囲むように設けられた周縁部２２ｂとを有する。以下では、第１の外装材２１、第２の外装材２２の両主面のうち、巻回電極体１が収容される側の主面、すなわち第１の空間部２１ａ、第２の空間部２２ａが設けられた側の主面を収容面と適宜称する。
【００１７】
第１の外装材２１と第２の外装材２２の収容面同士が対向するように両者を重ね合わせた状態において、それらの周縁部２１ｂ、２２ｂが巻回電極体１の四方を囲むようにして熱融着などにより接合されている。これにより、第１の外装材２１と第２の外装材２２の間に略円柱状の空間部が形成されている。空間部には、上述したように略円柱状の巻回電極体１が収容される。空間部は、巻回電極体１と略同一の大きさを有していることが好ましい。巻回電極体１を外装材２に収容した状態において、両者の密着性を高めることができるからである。
【００１８】
図２Ａは、本技術の第１の実施の形態に係る電池の形状の一例を示す。図２Ｂは、図２Ａに示したＩ−Ｉ線に沿った断面構造の一例を示す。図２Ｃは、図２Ａに示したII−II線に沿った断面構造の一例を示す。正極リード３ａは、巻回電極体１に含まれる正極の最外周部のうち、第１の空間部２１ａ、第２の空間部２２ａのいずれかの底部に対向する位置に設けられている。一方、負極リード４ａは、巻回電極体１に含まれる負極の最外周部のうち、第１の空間部２１ａ、第２の空間部２２ａのいずれかの底部に対向する位置に設けられている。
【００１９】
巻回電極体１の周囲に設けられた接合部２３は、巻回電極体１の両端側に設けられた短辺側接合部２４Ｗａ、２４Ｗｂと、巻回電極体１の周面側に設けられた周面側接合部２５Ｌａ、２５Ｌｂとを備える。周面側接合部２５Ｌａ、２５Ｌｂは、巻回電極体１の中心軸に対して対向な位置に設けられている。図１Ａ、図１Ｂでは、短辺側接合部２４Ｗａ、２４Ｗｂがそれぞれ、端面１Ｓａ、１Ｓｂに対して略垂直に立設するとともに、周面側接合部２５Ｌａ、２５Ｌｂが周面に対してほぼ垂直に立設されている例が示されているが、短辺側接合部２４Ｗａ、２４Ｗｂ、及び周面側接合部２５Ｌａ、２５Ｌｂの形状はこれに限定されるものではない。例えば、短辺側接合部２４Ｗａ、２４Ｗｂ、及び周面側接合部２５Ｌａ、２５Ｌｂが屈曲や湾曲などして変形されていてもよい。正極リード３ａ、負極リード４ａは、例えば、巻回電極体１の周面上のうち、周面側接合部２５Ｌａ、２５Ｌｂが設けられている位置を基準として時計回りに又は反時計周りに９０度の位置に設けられている。
【００２０】
図３は、第１の外装材２１、第２の外装材２２の構成の一例を示す断面図である。第１の外装材２１、第２の外装材２２は、例えば、防湿性及び絶縁性を有するラミネートフィルムであり、第１の樹脂層である熱融着樹脂層５１、金属層５２、第２の樹脂層である表面保護層５３がこの順序で積層された積層構造体を有している。外装材２が、必要に応じて、熱融着樹脂層５１と金属層５２との間に接着層５４をさらに備えるようにしてもよい。また、金属層５２と表面保護層５３との間に接着層５５をさらに備えるようにしてもよい。なお、熱融着樹脂層５１側の面が、巻回電極体１を収容する側の収容面となる。
【００２１】
熱融着樹脂層５１の材料としては、熱や超音波で溶融可能な樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系樹脂が用いることが好ましく、例えば、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）が用いられる。第１の外装材２１、第２の外装材２２に熱を加えて巻回電極体１の周縁を封止する場合には、この熱融着樹脂層５１が溶けて第１の外装材２１、第２の外装材２２の周縁が接合される。
【００２２】
金属層５２は、水分、酸素及び光などの進入を防ぎ、内容物である巻回電極体１を守る役割を担うものである。この金属層５２の材料としては、軽さ、伸び性、価格及び加工のしやすさなどの点から、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金などからなる金属箔が用いられる。
【００２３】
表面保護層５３は、第１の外装材２１と第２の外装材２２の表面を保護するためのものである。この表面保護層５３の材料としては、外観の美しさや強靱さや柔軟性などの点から、例えば、ナイロン（Ｎｙ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などが用いられる。
【００２４】
接着層５４、５５の材料としては、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂などの接着剤が用いられる。
【００２５】
なお、第１の外装材２１、第２の外装材２２は、上述した構成を有するものに限定されるわけではない。例えば、第１の外装材２１、第２の外装材２２として、上述の構成とは異なる構成を有するラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルム又は金属フィルムを用いるようにしてもよい。また、第１の外装材２１、第２の外装材２２としては、外観の美しさの点から、有色層をさらに備えるもの、及び／又は、熱融着層５１、表面保護層５３、接着層５４及び接着層５５のうちから選ばれる少なくとも一種の層に着色材を含むものを用いてもよい。より具体的には、表面保護層５３の表面に有色層をさらに備えるもの、金属層５２と表面保護層５３との間の接着層５４に着色剤を含むもの、表面保護層５４自体に着色剤を含むものなどを用いてもよい。
【００２６】
巻回電極体１の端面側における第１の外装材２１、第２の外装材２２の厚さと、巻回電極体１の周面側における第１の外装材２１、第２の外装材２２の厚さとが異なっていてもよい。より具体的には例えば、巻回電極体１の端面側における第１の外装材２１、第２の外装材２２の厚さは、巻回電極体１の周面側における第１の外装材２１、第２の外装材２２の厚さに比して薄くなっていてもよい。
【００２７】
第１の外装材２１、第２の外装材２２が金属層を含む積層構造を有する場合には、巻回電極体１の端面側における金属層の厚さと、巻回電極体１の周面側における金属層の厚さとが異なっていてもよい。より具体的には例えば、巻回電極体１の端面側における金属層の厚さは、巻回電極体１の周面側における金属層の厚さに比して薄くなっていてもよい。
【００２８】
図４Ａは、巻回電極体１の形状の一例を示す。巻回電極体１の周面には、巻回電極体１の巻止をするための巻止部５ａ、５ｂが設けられている。巻止部５ａ、５ｂは、巻回電極体１の周面を１周以上覆っているとともに、巻回電極体１の周面のうちの少なくとも両端部を覆っていることが好ましい。充放電に伴う巻回電極体１の変形などを抑制することができるからである。巻止部５ａ、５ｂとしては、例えば矩形状のテープなどが用いられるが、これに限定されるものではない。図４Ａでは、２つの巻止部５ａ、５ｂにより巻回電極体１の周面の両端を巻止している例が示されているが、巻止部の数及び巻止部の配置位置はこれに限定されるものではない。例えば、巻止部の数を１つ又は３つ以上としてもよい。また、巻止部の配置位置を巻回電極体１の周面の中央部としてもよい。また、巻回電極体１の周面に巻かれる巻止部５ａ、５ｂの巻数は、１周以上に限定されるものではなく、１周未満とすることも可能である。
【００２９】
図４Ｂは、図４Ａに示した巻回電極体１の断面構造の一例を拡大して表す。巻回電極体１は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３と、電解質層１４とを備え、正極１１、負極１２及びセパレータ１３は、例えば、細長い矩形状を有している。巻回電極体１は、正極１１と負極１２とをセパレータ１３を介して、それらの長手方向に巻回した巻回構造を有している。巻回電極体１は、例えば、最内周電極及び最外周電極の両方が負極１２となるように巻回されている。正極１１とセパレータ１３との間、及び負極１２とセパレータ１３との間には、電解質層１４が設けられている。
【００３０】
図５Ａは、巻き解かれた状態の正極１１の構成の一例を示す。図５Ｂは、図５Ａに示したＩ−Ｉ線に沿った断面構造の一例を示す。正極１１は、例えば、正極集電体１１Ａと、正極集電体１１Ａの両面に設けられた正極活物質層１１Ｂとを備える。なお、図示はしないが、正極集電体１１Ａの片面のみに正極活物質層１１Ｂを設けるようにしてもよい。
【００３１】
正極１１の長手方向の一端が巻回電極体１の内周側となり、正極１１の長手方向の他端が巻回電極体１の外周側となる。外周側となる正極１１の他端には正極集電体露出部１１Ｃが設けられ、内周側となる正極１１の一端には正極集電体露出部１１Ｃが設けられず、正極活物質層１１Ｂが先端まで設けられている。正極集電体露出部１１Ｃは、例えば、正極１１の他端の両面に設けられている。その両面に設けられた正極集電体露出部１１Ｃのうち、外周側となる面の露出部には、正極リード３ａが設けられている。シーラント材３ｂは、正極集電体露出部１１Ｃとは重ならないように、正極１１の長辺から離して設けられていることが好ましい。
【００３２】
図６Ａは、巻き解かれた状態の負極１２の構成の一例を示す。図６Ｂは、図６Ａに示したＩ−Ｉ線に沿った断面構造の一例を示す。負極１２は、例えば、負極集電体１２Ａと、負極集電体１２Ａの両面に設けられた負極活物質層１２Ｂとを備える。なお、図示はしないが、負極集電体１２Ａの片面のみに負極活物質層１２Ｂを設けるようにしてもよい。
【００３３】
負極１２の長手方向の一端が巻回電極体１の内周側となり、負極１２の長手方向の他端が巻回電極体１の外周側となる。外周側となる負極１２の他端には正極集電体露出部１２Ｃが設けられ、内周側となる負極１２の一端には正極集電体露出部１２Ｃが設けられず、負極活物質層１２Ｂが先端まで設けられている。負極集電体露出部１２Ｃは、例えば、負極１２の他端の両面に設けられている。その両面に設けられた負極集電体露出部１２Ｃのうち、外周側となる面の露出部には、負極リード４ａが設けられている。負極集電体露出部１２Ｃにも、正極集電体露出部１１Ｃと同様に保護層をさらに設けることが好ましい。シーラント材４ｂは、負極集電体露出部１２Ｃとは重ならないように、負極１２の長辺から離して設けられていることが好ましい。
【００３４】
上述したように、正極１１、負極１２それぞれの最外周に正極リード３ａ、負極リード４ａを設けることで、巻回電極体１のサイズを小型化することができる。また、正極集電体露出部１１Ｃ、負極集電体露出部１２Ｃをそれぞれ正極１１、負極１２の最外周側の端部にのみ設けることで、巻回電極体１のサイズをさらに小型化することができる。
【００３５】
正極集電体１１Ａは、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により構成されている。正極活物質層１１Ｂは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な正極材料の１種又は２種以上を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤及びポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んで構成されている。
【００３６】
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ａ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｂ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及び鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ｃ）、式（Ｄ）もしくは式（Ｅ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｆ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、又は式（Ｇ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉaＣｏＯ2（ａ≒１）、ＬｉbＮｉＯ2（ｂ≒１）、Ｌｉc1Ｎｉc2Ｃｏ1-c2Ｏ2（ｃ１≒１，０＜ｃ２＜１）、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）あるいはＬｉeＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などがある。
【００３７】
ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz  ・・・（Ａ）
（但し、式（Ａ）中、Ｍ１は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）を除く２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Ｘは、酸素（Ｏ）以外の１６族元素及び１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、−０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。）
【００３８】
ＬｉaＭ２bＰＯ4  ・・・（Ｂ）
（但し、式（Ｂ）中、Ｍ２は、２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは、０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。）
【００３９】
ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ３hＯ(2-j)Ｆk  ・・・（Ｃ）
（但し、式（Ｃ）中、Ｍ３は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊ及びｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、−０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
【００４０】
ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ４nＯ(2-p)Ｆq  ・・・（Ｄ）
（但し、式（Ｄ）中、Ｍ４は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐ及びｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、−０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
【００４１】
ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ５sＯ(2-t)Ｆu  ・・・（Ｅ）
（但し、式（Ｅ）中、Ｍ５は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔ及びｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、−０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
【００４２】
ＬｉvＭｎ2-wＭ６wＯxＦy  ・・・（Ｆ）
（但し、式（Ｆ）中、Ｍ６は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘ及びｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
【００４３】
ＬｉzＭ７ＰＯ4  ・・・（Ｇ）
（但し、式（Ｇ）中、Ｍ７は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
【００４４】
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
【００４５】
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【００４６】
負極集電体１２Ａは、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により構成されている。負極活物質層１２Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料のいずれか１種又は２種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層１１Ｂと同様の結着剤を含んで構成されている。
【００４７】
なお、この電池では、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極１１の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極１２にリチウム金属が析出しないようになっている。
【００４８】
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。黒鉛としては、球形化処理などを施した天然黒鉛、略球状の人造黒鉛を用いることが好ましい。人造黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）を黒鉛化した人造黒鉛、又はコークス原料を黒鉛化、粉砕した人造黒鉛が好ましい。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る。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、一部には難黒鉛化性炭素又は易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、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ある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
【００４９】
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料としては、リチウムを吸蔵及び放出することが可能であり、金属元素及び半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料も挙げられる。ここでは、このような負極材料を含む負極１２を合金系負極と称する。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種又は２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術において、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を含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。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の２種以上が共存するものがある。
【００５０】
この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）が挙げられる。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。
【００５１】
中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素（Ｓｉ）及びスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素（Ｓｉ）及びスズ（Ｓｎ）は、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵及び放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
【００５２】
スズ（Ｓｎ）の合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。ケイ素（Ｓｉ）の合金としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）及びクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００５３】
スズ（Ｓｎ）の化合物あるいはケイ素（Ｓｉ）の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）又はケイ素（Ｓｉ）に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
【００５４】
リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13などの酸化物、ＮｉＳ、ＭｏＳなどの硫化物、あるいはＬｉＮ3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００５５】
セパレータ１３は、正極１１と負極１２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る。セパレータ１３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、又はセラミック製の多孔質膜により構成されており、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、１００℃以上１６０℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ１３を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも、化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、又はブレンド化させたりすることで用いることができる。
【００５６】
電解質層１４は、非水電解液と、この非水電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、高分子化合物は非水電解液により膨潤されている。高分子化合物の含有比率は適宜調整可能である。特にゲル状の電解質とする場合には、高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。
【００５７】
非水電解液は、例えば、溶媒と電解質塩とを含んでいる。溶媒としては、例えば、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、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、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレンサルファイト、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドトリメチルヘキシルアンモニウムなどの常温溶融塩が挙げられる。中でも、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル及びエチレンサルファイトからなる群のうちの少なくとも１種を混合して用いるようにすれば、優れた充放電容量特性及び充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。電解質層１４が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。
【００５８】
電解質塩は、１種又は２種以上の材料を混合して含んでいてもよい。電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ）、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム（ＬｉＮ（ＳＯ2Ｆ）2）、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチルリチウム（ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）及び臭化リチウム（ＬｉＢｒ）が挙げられる。
【００５９】
高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン又はポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的な安定性の点からはポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。
【００６０】
［電池の製造方法］
（第１の製造方法）
以下、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂを参照して、本技術の実施の形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。
【００６１】
まず、例えば、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、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体１１Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層１１Ｂを形成し、正極１１を形成する。
【００６２】
また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体１２Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層１２Ｂを形成し、負極１２を作製する。
【００６３】
次に、正極１１及び負極１２のそれぞれの活物質層上に、溶媒と電解質塩と高分子化合物と混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層１４を形成する。次に、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、正極１１の正極集電体露出部１１Ｃに対して正極リード３ａを電気的に接続する。次に、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、負極１２の負極集電体露出部１２Ｃに対して負極リード４ａを電気的に接続する。接続の方法としては、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、半田付けなどが挙げられるが、熱による接続部のダメージを考慮すると、超音波溶接、抵抗溶接などの熱影響の少ない方法を用いることが好ましい。
【００６４】
次に、図７Ａに示すように、セパレータ１３の長手方向の略中央位置を、巻芯１０１の隙間１０１ａに差し込む、又は、中空円柱状の巻き芯１０１に吸着するなどしたのち、図７Ｂに示すように、矢印１０２ａに示す方向に巻芯１０１を回転させて、巻芯１０１の周面にセパレータ１３を巻きつける。次に、略中央位置から折返されたセパレータ１３の間に、負極１２を供給する。これにより、巻芯１０１の回転に伴って負極１２がセパレータ１３の間に巻き込まれる。
【００６５】
次に、図７Ｃに示すように、正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して重なりあうように、矢印１０２ｃに示す方向からセパレータ１３の間に正極１１を供給する。これにより、巻芯１０１の回転に伴って正極１１がセパレータ１３の間に巻き込まれる。次に、図７Ｄに示すように、巻芯１０１の回転を持続し、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を所定回数巻回する。最外周部に保護テープを接着して、これにより、巻回電極体１が得られる。
【００６６】
次に、図８Ａに示すように、第１の外装材２１の第１の空間部２１ａと第２の外装材２２の第２の空間部２２ａとに巻回電極体１を収容するようにして、第１の外装材２１と第２の外装材２２との収容面同士を重ねあわせる。次に、図８Ｂに示すように、第１の外装材２１の周縁部２１ｂと第２の外装材２２の周縁部２２ｂとを、真空雰囲気下で熱融着などにより接合する。これにより、巻回電極体１の周囲に接合部２３が形成されて、巻回電極体１が第１の外装材２１と第２の外装材２２とにより封止される。続いて、外装材２に加重をかけながら加熱して、電解質層１４を介してセパレータ１３を正極１１及び負極１２に密着させる。これにより、電解質の一部がセパレータに含浸される。以上により目的とする電池が得られる。
【００６７】
（第２の製造方法）
第１の実施の形態に係る電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述のようにして正極１１及び負極１２を作製し、正極１１及び負極１２に正極リード３ａ及び負極リード４ａを取り付ける。
次に、正極１１と負極１２とをセパレータ１３を介して巻回し、最外周部に保護テープを接着して、巻回電極体１を形成する。次に、この巻回電極体１を外装材２に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装材２の内部に収納する。次に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装材２の内部に注入する。
【００６８】
次に、外装材２の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることにより電解質層１４を形成する。以上により、目的とする電池が得られる。
【００６９】
（第３の製造方法）
第１の実施の形態に係る電池は、次のようにして作製してもよい。この作製方法は、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ１３を用いることを除き、上記した第２の製造方法と同様にして巻回電極体１を作製し、袋状の外装材２の内部に収納する。このセパレータ１３に塗布する高分子化合物は、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体（単独重合体、共重合体又は多元共重合体）などである。具体的には、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン及びヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体、又はフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン及びクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などである。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の１種類又は２種類以上の高分子化合物を用いてもよい。
【００７０】
次に、電解液を調製して外装材２の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装材２の開口部を密封する。続いて、外装材２に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ１３を正極１１及び負極１２に密着させる。これにより、電解液が正負極に含浸するとともに高分子化合物に含浸するため、その高分子化合物がゲル化して電解質層１４が形成される。
【００７１】
（第４の製造方法）
第１の実施の形態に係る電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述のようにして正極１１及び負極１２を作製し、正極１１及び負極１２に正極リード３ａ及び負極リード４ａを取り付ける。
次に、正極１１と負極１２とをセパレータ１３を介して巻回し、最外周部に保護テープを接着して、巻回電極体１を形成する。次に、この巻回体を外装材２に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装材２の内部に収納する。次に、溶媒と、電解質塩とを含む電解質用組成物を用意し、外装材２の内部に注入する。次に、外装材２の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。以上により、目的とする電池が得られる。
【００７２】
〔凸部を有する巻回電極体〕
第１の実施の形態に係る電池において、図４ＡのＩ−Ｉ線に沿って得られたＸ線ＣＴ像断面の概略図を図９Ａに示し、また、その拡大像を図９Ｂに示す。巻回電極体の最外周集電体部分等に外周方向へ突出する凸部が無い電池において、図４ＡのＩ−Ｉ線に沿って得られたＸ線ＣＴ像断面の概略図を図１０Ａに示し、また、その拡大像を図１０Ｂに示す。簡単のため、図９及び図１０においては、外装材２及びセパレータ１３を省略している。また、正極１１及び負極１２の巻回構造の理解を容易とするために、電解質層１４の図示を省略している。
【００７３】
例えば、この電池断面の撮影は、以下のＸ線ＣＴ解析法により行う。撮影条件は、画像横サイズ２０４８［pixel］，画像縦サイズ１１２４［pixel］、Ｘ線管電圧は、１４０〔ｋＶ〕、Ｘ線管電流は、４０〔μＡ〕、検出器サイズは横４０cm、縦３０cm、Ｘ線源からスクリーンまでの距離は９００〔mm〕、Ｘ線源から電池までの距離は、２８〔mm〕、ビュー数は１４４０〔View〕である。再構成条件は、voxel pitchを３μｍとし、２０４８×２０４８×９６voxelである。この断面画像は、ＦＩＢ−ＳＥＭ又は電子線トモグラフィ等によっても取得することができる。
【００７４】
図９Ａに示すように、第１の実施の形態においては、巻回電極体１の巻回の最外周から少なくとも１周において、正極１１、負極１２、正極集電体１１Ａ又は負極集電体１２Ａの少なくとも１つが、凸部を形成している。この凸部は、例えば先端に向かって幅が狭くなるほぼ三角形状の断面を有し、巻回電極体１の長手方向に連続して形成された尾根状のものである。曲線ＲＣ１は、外装材２の金属層５２の厚み方向中央部を円近似して求めたものである。例えば外装材２上の３点の座標を円の方程式（ｘ−ａ）2 ＋（ｙ−ｂ）2 ＝ｒ2 に代入して求めることができる。
【００７５】
巻回電極体１の巻回の最外周から少なくとも１周において、外装材を円近似して求めた曲線ＲＣ１と、正極１１、負極１２、正極集電体１１Ａ又は負極集電体１２Ａの少なくとも１つが交差している。このように、交差している最外周正極集電体、最外周負極集電体、最外周正極活物質層は、アンカー効果が高く、ラミネート外装材２の内部での巻回電極体１の移動を抑制することができる。すなわち、巻回電極体１の凸部が外装材２の内面の凹部に巻回電極体１の凸部が入り込むことによって、外装材２の内部で巻回電極体１が回転する等の変位が抑制される。これにより、巻回電極体１の膨張や巻回電極体１の巻き緩みを抑制することができる。これにより、出荷前に行われる初回充電による膨れを抑制することができる。更に、その後のサイクルにおいては、サイクルによる膨れを抑制又はサイクル特性を向上させることができる。
【００７６】
また、巻回電極体１の凸部の突出量としては、最外周面に位置する正極１１、負極１２、正極集電体１１Ａ又は負極集電体１２Ａを円近似して求めた曲線を基準線として、正極１１、負極１２、正極集電体１１Ａ又は負極集電体１２Ａの凸部の高さが１０μｍ以上で１mm以下とされる。
【００７７】
図１０に示すような外周方向へ凸部が形成されていない巻回電極体の場合では、外装材２を円近似して求めた曲線ＲＣ１と、最外周正極集電体１１Ａ、最外周負極集電体１２Ａ、最外周正極活物質層１１Ｂが交差していない。このように、交差していない最外周正極集電体１１Ａ、最外周負極集電体１２Ａ、最外周正極活物質層１１Ｂはアンカー効果が低く、ラミネート外装材内部での巻回電極体１の変位を抑制することができない。
【００７８】
さらに、図１１に示すように、断面が楕円形状の巻回電極体１'に対しても本技術を適用することができる。断面が楕円の形状の巻回電極体１'も、略円柱状の巻回電極体１の概念に含まれるものとする。図１１は、凸部を省略している図であり、また、図１１における破線は、外装材２を示している。例えば巻回電極体１'の両側の半円状のほぼ中央位置（点Ｒの位置）に凸部が形成される。巻回電極体１'の凸部の突出量を例えば負極集電体１２Ａを円近似して求めた曲線を基準とする場合、この曲線は、以下のように求められる。
【００７９】
最内周の負極集電体１２Ａａの折り返し位置において垂線を引く。この垂線と最外周負極集電体１２Ａｂとの二つの交点をそれぞれ点Ｏ及び点Ｐとする。点Ｏと点Ｐを結ぶ辺ＯＰの中点をＱとする。点Ｑを通り辺ＯＰに垂直な線を引き、この線と最外周の負極集電体１２Ａｂの交点をＲとする。点Ｏ，Ｐ，Ｒの座標を円の方程式（ｘ−ａ）2 ＋（ｙ−ｂ）2 ＝ｒ2 に代入して近似曲線を求めることができる。
【００８０】
〔凸部を有することによる効果〕
図１２は、外周方向に突出する凸部無しの電池と、本技術が適用された凸部ありの電池とに関して、電極間距離の最頻値を示すグラフである。ここでいう電極間距離とは、隣接する負極集電体の周回間距離を示す。最頻値とは、全巻回にわたって一定間隔（例えば４μｍピッチ）で求めた電極間距離の度数分布表において度数が最大となる階級値である。本技術の実施の形態に係る巻回電極体の最外周集電体部分等が外周方向へ突出する凸部を有する電池は、凸部の無い電池よりも、出荷状態における電極間距離の最頻値が小さくなっている。この最頻値が小さいことは、出荷前の初回充電における巻回電極の膨張が抑制されたことを示している。これにより、電池の直径が細くなり、高い体積エネルギー密度を有する電池を提供することができる。
【００８１】
図１３は、負極とセパレータの融着強度〔ｍＮ／ｍｍ〕を示すグラフである。横軸のストローク〔ｍｍ〕は、固定された負極から剥離されたセパレータの長さである。本技術の実施の形態に係る巻回電極体の最外周集電体部分等が外周方向へ凸の形状を有する電池の融着強度（実線のグラフ）は、凸部の無い電池の融着強度（破線のグラフ）よりも、負極とセパレータとの間の融着強度が高くなっている。融着強度が高いことは巻回電極体１の負極１２とセパレータ１３の密着性が高いことを示している。これにより、サイクル時の膨れを抑制又はサイクル特性を向上させることができる。
【００８２】
図１４は、出荷状態から１００サイクル充放電後の次の充電状態までの電極間距離の最頻値の増加量を表している。図１２と同様に、電極間距離とは銅箔から銅箔までの１周期の距離であり、最頻値とは、全巻回にわたって一定間隔（例えば４μｍピッチ）で求めた電極間距離の度数分布表において度数が最大となる階級値である。本技術の実施の形態に係る巻回電極体の最外周集電体部分等が外周方向へ凸の形状を有する電池は、凸部の無い電池よりも、最頻値の増加量が小さい。このことは、サイクルによる膨れが抑制されたことを示している。
【００８３】
上述したように、巻回電極体の最外周集電体部分等が外周方向へ突出する凸部が外装材２の熱融着部分（接合部２３）の近傍にあることから、巻回電極体１が凸部で固定化されることで、巻回電極体１の膨張や巻回電極体１の巻き緩みを抑制し、また、負極１２とセパレータ１３の間の融着強度を高くすることができる。これにより、高い体積エネルギー密度を有する電池を提供し、サイクル時の膨れを抑制又はサイクル特性を向上させることができる。
【００８４】
〔凸部の形成方法〕
上述した凸部は、例えば加圧成型時における金型の形状や条件等により、形状の調整が可能である。図１５は、電極塗布ゲル電解質仕様の場合の加圧成型などの工程の一例を示す。図１５Ａに示すように、外装材２１及び２２の空間部内に巻回電極体１が収納される。外装材２１の周縁部２１ｂと外装材２２の周縁部２２ｂが重ねられている。支持金型３１ａ及び３１ｂによって支持した状態で、加熱金型３２ａ及び３２ｂによって、周縁部２１ｂ及び２２ｂが熱融着される。この場合、図１５Ｂに示すように、加熱金型３２ａ及び３２ｂ、並びに加熱金型３３ａ及び３３ｂを使用して周縁部の両側を同時に熱融着してもよい。さらに、周縁部の４辺を同時に熱融着してもよい。
【００８５】
次に、ゲル浸透、又はゲル架橋及びゲル浸透の処理がなされる。従来では、図１５Ｃに示すように、加熱金型３４ａ及び３４ｂによって巻回電極体１を適度に加圧しながら加熱して正極とセパレータと負極の密着化を行っていた。本技術でも同様の処理を行うが、図１５Ｄに示すように、熱融着部分（周縁部２１ｂ及び２２ｂの少なくとも一方の側）を挟んで対向する加熱金型３５ａ及び３５ｂのそれぞれの端面の角を斜めに切り落とす又は適度なＲ形状を施すなどして、巻回電極体１の若干の変形を許す傾斜面３６ａ及び３６ｂを形成する。すなわち、巻回電極体１の長手方向に延びる角のうちで、周縁部２１ａ及び２１ｂと空間部２２ａ及び２２ｂの境界に近い側の角を斜めに切り落とす又は適度なＲ形状を施す。
【００８６】
傾斜面又はＲ面３６ａを有する加熱金型３５ａの端面と傾斜面又はＲ面３６ｂを有する加熱金型３５ｂの端面が周縁部２１ｂ及び２２ｂを挟んで対向した場合、傾斜面又はＲ面３６ａと傾斜面又はＲ面３６ｂによって断面が三角形状の凹部（又は溝）が形成される。加熱金型３５ａ及び３５ｂが巻回電極体１を加圧するので、巻回電極体１の周面の一部が前記凹部（又は溝）内に入り込み、凸部が形成される。
【００８７】
図１６は注液型仕様の場合の工程の一例を示す。最初に外装材２１の周縁部２１ｂ及び外装材２２の周縁部２２ｂの４辺のうちの３辺を加熱金型４１ａ及び４１ｂによって熱融着する。巻回電極体１が収納された外装材２１及び２２は、支持金型４２ａ及び４２ｂによって支持される。
【００８８】
次に、支持金型４３ａ及び４３ｂによって、巻回電極体１が収納された外装材２１及び２２が支持され、熱融着されていない周縁部の１辺から電解質用組成物を外装材２１及び２２の内部に注入する。
【００８９】
次に、注入に使用した周縁部の先端側の一部を加熱金型４４ａ及び４４ｂによって熱融着する（仮封止）。ＣＡ（電池の活性化充電（又は活性化充放電））を行った後に、仮封止した周縁部を切断し、外装材２１及び２２を開封する。
【００９０】
内部のガスを排出するデガス工程を経て外装材２１及び２２の周縁部が加熱金型４５ａ及び４５ｂによって熱融着される。このようにして封止工程がなされる。なお、架橋型電解質の仕様の場合では、三番目の仮封止工程と四番目のＣＡ工程の間に加熱工程（架橋化促進工程）が入る。
【００９１】
従来では、加熱金型４５ａ及び４５ｂの対向する端面の角の角度が９０度とされていた。本技術は、加熱金型４６ａ及び４６ｂの対向する端面の下側の角を斜めに切り落とす又は適度なＲ形状を施すなどして傾斜面又はＲ面４７ａ及び４７ｂをそれぞれ形成する。加熱金型４６ａの端面と加熱金型４６ｂの端面が周縁部２１ｂ及び２２ｂを挟んで対向した場合、傾斜面又はＲ面４７ａと傾斜面又はＲ面４７ｂによって断面が三角形状の凹部（又は溝）が形成される。加熱金型４６ａ及び４６ｂが巻回電極体１を多少加圧することによって、巻回電極体１の周面の一部が前記凹部（又は溝）内に入り込み、凸部が形成される。
【００９２】
＜２．第２の実施形態＞
図１７Ａは、本技術の第２の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。電子機器４００は、電子機器本体の電子回路４０１と、電池パック３００とを備える。電池パック３００は、電子回路４０１に対して電気的に接続されている。電子機器４００は、例えば、ユーザにより電池パック３００を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器４００の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック３００を電子機器４００から取り外しできないように、電池パック３００が電子機器４００内に内蔵されている構成を有していてもよい。
【００９３】
電池パック３００の充電時には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、充電器（図示せず）の正極端子、負極端子に接続される。一方、電池パック３００の放電時（電子機器４００の使用時）には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、電子回路４０１の正極端子、負極端子に接続される。
【００９４】
電子機器４００は、例えば、携帯型の電子機器である。電子機器４００がウェアラブルな電子機器であってもよい。
【００９５】
電子回路４０１は、例えば、ＣＰＵ、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器４００の全体を制御する。
【００９６】
電池パック３００は、二次電池３０１と、充放電回路３０２とを備える。二次電池３０１としては、上述の第１の実施形態による電池を用いることができる。
【００９７】
充電時には、充放電回路３０２は、二次電池３０１に対する充電を制御する。一方、放電時（すなわち電子機器４００の使用時）には、充放電回路３０２は、電子機器４００に対する放電を制御する。
【００９８】
図１７Ｂは、本技術の第２の実施形態の変形例に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態において、組電池３１０を用いるようにしてもよい。組電池３１０は、複数の二次電池３０１を並列および直列の少なくとも一方で電気的に接続して構成されている。複数の二次電池３０１は、例えばｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは正の整数）に接続される。複数の二次電池３０１の電気的な接続には、例えば、正極、負極リード３ａ、４ａが用いられる（例えば図１Ａ参照）。なお、図１７Ｂでは、６つの二次電池３０１が２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された例が示されている。
【００９９】
＜３．変形例＞
以上、本技術の実施の形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。また、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。例えば外装材２は、二つの外装材が分離された構成に限らず、周縁部の一つで折り曲げ可能に連結されている構成でもよい。また、収容部の端面側に設けられたシール部が端面の中心位置からずれていてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１・・・巻回電極体、２・・・外装材、３ａ・・・正極リード、
４ａ・・・負極リード、１１・・・正極、１１Ａ・・・正極集電体、
１１Ｂ・・・正極活物質層 、１２・・・負極、１２Ａ・・・負極集電体、
１２Ｂ・・・負極活物質層、１３・・・セパレータ、１４・・・電解質層
２１・・・第１の外装材、２１ａ・・・第１の空間部、２１ｂ・・・周縁部、
２２・・・第２の外装材、２２ａ・・・第２の空間部、２２ｂ・・・周縁部、
２３・・・接合部、ＲＣ１・・・外装材を円近似して求めた曲線
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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