(57)【要約】  電極板におけるタブ部の根元近傍の裂けが防止された信頼性の高い二次電池を提供する。正極芯体と、正極芯体上に形成された正極活物質合剤層を含み、端部に正極芯体露出部が設けられ、正極活物質合剤層の厚みが略均一な平坦領域（４ｂ１）と、平坦領域（４ｂ１）の端部から正極芯体露出部に向かって正極活物質合剤層の厚みが除々に減少する傾斜部（４ｂ２）が形成された正極板を作製し、正極板の本体部と正極タブ部（４０）の境界が傾斜部（４ｂ２）に形成されるように正極板を切断し、その後、正極活物質合剤層を圧縮する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極板と第２電極板を含む電極体を備え、
前記第１電極板は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層を含み、
前記第１電極板は、本体部と、前記本体部の端部から突出する前記芯体からなるタブ部を有する二次電池の製造方法であって、
前記芯体上に前記活物質合剤層が形成されない芯体露出部が形成されるように、前記芯体上に前記活物質合剤層を形成する活物質合剤層形成工程と、
前記活物質合剤層形成工程の後、前記芯体露出部を切断し前記タブ部を形成するタブ部形成工程と、
前記タブ部形成工程の後、前記活物質合剤層を圧縮する圧縮工程を有し、
前記活物質合剤層形成工程において、前記活物質合剤層の前記芯体露出部側の端部近傍に前記芯体露出部に向かって前記活物質合剤層の厚みが除々に減少する傾斜部が形成されるように前記芯体上に前記活物質合剤層を形成し、
前記タブ部形成工程において、前記本体部と前記タブ部の境界が前記傾斜部に形成されるように前記芯体を切断する二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記活物質合剤層形成工程において、長尺状の前記芯体の幅方向の端部の両面に前記芯体露出部が形成されるように、前記芯体の両面に前記芯体の長手方向に沿って前記活物質合剤層を形成する請求項１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記タブ部形成工程において、前記芯体の長手方向に沿って、間隔を置いて複数の前記タブ部を形成し、
隣接する前記タブ部同士の間の領域では、前記傾斜部において前記芯体及び前記活物質合剤層が前記芯体の長手方向に沿って切断される請求項２に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記タブ部形成工程において、前記芯体の長手方向に沿って、間隔を置いて複数の前記タブ部を形成し、
前記芯体の長手方向において隣接する前記タブ部同士の間の前記芯体の長手方向における距離は、前記芯体の長手方向における前記タブ部の幅の３倍以上である請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記タブ部形成工程において、エネルギー線の照射により前記芯体が切断される請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項６】
前記電極体を収納する電池ケースと、
前記電池ケースに取り付けられ、前記第１電極板と電気的に接続された第１電極外部端子と、を備え、
更に、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第１電極外部端子の間の導電経路を遮断する電流遮断機構、あるいは、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第２電極板を電気的に短絡させる短絡機構を備え、
前記第１電極板は正極板であり、
前記活物質合剤層が炭酸リチウムを含有する請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項７】
前記電極体は、前記第１電極板と前記第２電極板の間に配置されるセパレータを含み、前記第１電極板と前記セパレータを接着する工程を有する請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項８】
第１電極板と第２電極板を含む電極体を備え、
前記第１電極板は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層を含み、
前記第１電極板は、本体部と、前記本体部の端部から突出する前記芯体からなるタブ部を有し、
前記活物質合剤層において前記本体部と前記タブ部の境界に位置する部分の充填密度は、前記活物質合剤層において前記本体部の中央部の充填密度よりも小さい二次電池。
【請求項９】
前記本体部の端部には、前記タブ部が設けられた端辺に沿って、前記本体部の中央部における前記活物質合剤層の充填密度よりも前記活物質合剤層の充填密度が小さい領域が形成された請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記電極体を収納する電池ケースと、
前記電池ケースに取り付けられ、前記第１電極板と電気的に接続された第１電極外部端子と、を備え、
更に、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第１電極外部端子の間の導電経路を遮断する電流遮断機構、あるいは、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第２電極板を短絡させる短絡機構を備え、
前記第１電極板は正極板であり、
前記活物質合剤層が炭酸リチウムを含有する請求項８又は９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記電極体は、前記第１電極板と前記第２電極板の間に配置されるセパレータを含み、前記第１電極板と前記セパレータが接着されている請求項８〜１０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２】
前記本体部において、前記タブ部が設けられた端辺では、前記活物質合剤層の溶融物が凝固している請求項８〜１１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３】
前記本体部において前記タブ部が設けられた端辺の長さは、前記端辺が延びる方向における前記タブ部の幅の３倍以上である請求項８〜１２のいずれかに記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源において、非水電解質二次電池等の二次電池が使用されている。【０００３】
これらの二次電池は、金属箔からなる芯体の表面に活物質を含んだ活物質合剤層が形成された正極板及び負極板を備える。電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等に用いられる二次電池には、更なる体積エネルギー密度の増加が求められている。二次電池の体積エネルギー密度を増加させる方法として、活物質合剤層の充填密度をより高くする方法が考えられる。これにより、電池ケース内に含まれる活物質の量を増加させ、体積エネルギー密度を向上させることができる。活物質合剤層の充填密度をより高くする方法としては、例えば、芯体上に活物質合剤層を設けた後、活物質合剤層をロールプレス等により圧縮処理する際、より強い力で圧縮することにより、活物質合剤層の充填密度をより高くすることが考えられる。【０００４】
しかしながら、芯体上に形成された活物質合剤層をより強い力で圧縮処理した場合、活物質合剤層のみでなく、表面に活物質合剤層が形成された芯体も強く圧縮されるため、芯体も圧延される。ここで、電極板の端部に活物質合剤層が形成されていない芯体露出部が存在すると、芯体露出部は活物質合剤層が形成された部分に比べ厚みが小さいため、芯体露出部には圧縮処理の荷重が加わらない。よって、電極板について圧縮処理を行った場合、芯体において活物質合剤層が形成された部分は圧延されるものの、芯体露出部は圧延されない。このため、芯体において活物質合剤層が形成された部分と芯体露出部では長さに差が生じる。そして、生じた長さの差により、芯体に皺が発生したり、電極板が湾曲するという課題が存在する。【０００５】
このような課題を解決するため、下記特許文献１においては、電極板の芯体露出部を予め延伸させた後、電極板をロールプレスする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２２０１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は、より信頼性の高い二次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】
【０００８】
本発明の一様態の二次電池の製造方法は、
第１電極板と第２電極板を含む電極体を備え、
前記第１電極板は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層を含み、
前記第１電極板は、本体部と、前記本体部の端部から突出する前記芯体からなるタブ部を有する二次電池の製造方法であって、
前記芯体上に前記活物質合剤層が形成されない芯体露出部が形成されるように、前記芯体上に前記活物質合剤層を形成する活物質合剤層形成工程と、
前記活物質合剤層形成工程の後、前記芯体露出部を切断し前記タブ部を形成するタブ部形成工程と、
前記タブ部形成工程の後、前記活物質合剤層を圧縮する圧縮工程を有し、
前記活物質合剤層形成工程において、前記活物質合剤層の前記芯体露出部側の端部近傍に前記芯体露出部に向かって前記活物質合剤層の厚みが除々に減少する傾斜部が形成されるように前記芯体上に前記活物質合剤層を形成し、
前記タブ部形成工程において、前記本体部と前記タブ部の境界が前記傾斜部に形成されるように前記芯体を切断する。【０００９】
上述の方法により、活物質合剤層を圧縮する圧縮工程において、第１電極板の本体部とタブ部の境界近傍に裂けや切れが生じることを防止できる。なお、第１電極板は正極板であり、第２電極板は負極板であることが好ましい。【００１０】
芯体の両面に活物質合剤層が形成され、端部にタブ部としての芯体露出部が設けられた電極板の製造手順として、以下の手順が考えられる。
（１）長尺状の芯体の両面に、芯体の幅方向の端部に芯体の長手方向に沿って芯体露出部が両面に形成されるように、活物質合剤層を形成する。
（２）芯体露出部を所定形状に切断し、タブ部を形成する。
（３）タブ部が形成された長尺状の電極板を圧縮処理（プレス処理）し、活物質合剤層を圧縮する。【００１１】
発明者らは、このような手順で電極板を製造する場合、活物質合剤層の充填密度をより高くするため、電極板の圧縮処理におけるプレス圧をより大きくすると、タブ部の根元部分に斜め方向に延びる亀裂が生じる場合があることを見出した。このような課題が生じる原因は以下のように考えられる。【００１２】
通常、芯体露出部を所定形状に切断しタブ部を形成した後、電極板を圧縮処理すると、圧縮処理により芯体において活物質合剤層が形成された部分と芯体露出部で長さの差が生じたとしても、電極板に皺、湾曲、あるいは亀裂等は生じ難いと考えられていた。即ち、芯体露出部が一定の間隔で切断されているため、圧縮処理により芯体において活物質合剤層が形成された部分と芯体露出部で長さの差が生じたとしても、芯体露出部が切断された位置においてその歪が開放されるため、電極板に皺、湾曲、あるいは亀裂等は生じ難いと考えられていた。【００１３】
しかしながら、発明者らが開発を行うなかで、芯体露出部を所定形状に切断しタブ部を形成した後電極板をプレス処理した場合であっても、タブ部の根元に亀裂が生じる場合が生じた。このような課題は、圧縮処理後の活物質合剤層の充填密度が３．５０ｇ／ｃｍ３以上であり、タブ部の幅が８ｍｍ以上、特にタブ部の幅が１０ｍｍ以上である場合、顕著に現れることを見出した。なお、タブ部の幅を１０ｍｍよりも小さくすることによりタブ部の根元に亀裂が生じることをある程度抑制できるものの、タブ部の幅が小さくなりすぎると電気抵抗値が大きくなる恐れがあるため好ましくない。【００１４】
上述の方法では、電極板の本体部とタブ部の境界が、活物質合剤層の厚みが除々に減少する部分となっている。このため、活物質合剤層の圧縮処理において、電極板の本体部からタブ部にかけて、芯体の伸びの程度が除々に変化するようにできる。よって、芯体の伸びの程度が急激に変化する部分が生じ難くなる。これにより、活物質合剤層を圧縮する圧縮工程において、第１電極板の本体部とタブ部の境界に裂けや切れが生じることを防止できる。【００１５】
前記活物質合剤層形成工程において、長尺状の前記芯体の幅方向の端部の両面に前記芯体露出部が形成されるように、前記芯体の両面に前記芯体の長手方向に沿って前記活物質合剤層を形成することが好ましい。【００１６】
前記タブ部形成工程において、前記芯体の長手方向に沿って、間隔を置いて複数の前記タブ部を形成し、隣接する前記タブ部同士の間の領域では、前記傾斜部において前記芯体及び前記活物質合剤層が前記芯体の長手方向に沿って切断されることが好ましい。【００１７】
前記タブ部形成工程において、前記芯体の長手方向に沿って、間隔を置いて複数の前記タブ部を形成し、前記芯体の長手方向において隣接する前記タブ部同士の間の前記芯体の長手方向における距離は、前記芯体の長手方向における前記タブ部の幅の３倍以上であることが好ましい。【００１８】
前記タブ部形成工程において、エネルギー線の照射により前記芯体が切断されることが好ましい。【００１９】
前記電極体を収納する電池ケースと、
前記電池ケースに取り付けられ、前記第１電極板と電気的に接続された第１電極外部端子と、を備え、更に、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第１電極外部端子の間の導電経路を遮断する電流遮断機構、あるいは、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第２電極板を電気的に短絡させる短絡機構を備え、前記第１電極板は正極板であり、前記活物質合剤層が炭酸リチウムを含有することが好ましい。【００２０】
前記電極体は、前記第１電極板と前記第２電極板の間に配置されるセパレータを含み、前記第１電極板と前記セパレータを接着する工程を有することが好ましい。【００２１】
本発明の一様態の二次電池は、第１電極板と第２電極板を含む電極体を備え、
前記第１電極板は、芯体と、前記芯体上に形成された活物質合剤層を含み、
前記第１電極板は、本体部と、前記本体部の端部から突出する前記芯体からなるタブ部を有し、前記活物質合剤層において前記本体部と前記タブ部の境界に位置する部分の充填密度は、前記活物質合剤層において前記本体部の中央部の充填密度よりも小さい。【００２２】
上述の構成によると、第１電極板のタブ部と本体部の境界近傍に裂けや切れが生じ難い、より信頼性の高い二次電池となる。【００２３】
前記本体部の端部には、前記タブ部が設けられた端辺に沿って、前記本体部の中央部における前記活物質合剤層の充填密度よりも、前記活物質合剤層の充填密度が小さい領域が形成されていることが好ましい。【００２４】
前記電極体を収納する電池ケースと、
前記電池ケースに取り付けられ、前記第１電極板と電気的に接続された第１電極外部端子と、を備え、更に、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第１電極外部端子の間の導電経路を遮断する電流遮断機構、あるいは、前記電池ケース内の圧力が所定値以上となった時に作動し、前記第１電極板と前記第２電極板を短絡させる短絡機構を備え、前記第１電極板は正極板であり、前記活物質合剤層が炭酸リチウムを含有することが好ましい。【００２５】
前記電極体は、前記第１電極板と前記第２電極板の間に配置されるセパレータを含み、前記第１電極板と前記セパレータが接着されていることが好ましい。【００２６】
前記本体部において、前記タブ部が設けられた端辺では、前記活物質合剤層の溶融物が凝固している構成とすることができる。【００２７】
前記本体部において前記タブ部が設けられた端辺の長さは、前記端辺が延びる方向における前記タブ部の幅の３倍以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、より信頼性の高い二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】実施形態に係るタブ部形成前の正極板の平面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【図５】実施形態に係るタブ部形成後の正極板の平面図である。
【図６】ＶＩ（ａ）は図５におけるＶＩ（ａ）−ＶＩ（ａ）線の断面図であり、Ｖ（ｂ）は図５におけるＶＩ（ｂ）−ＶＩ（ｂ）線の断面図である。
【図７】正極板の圧縮工程を示す図である。
【図８】実施形態に係る切断後の正極板の平面図である。
【図９】ＩＸ（ａ）は図８におけるＩＸ（ａ）―ＩＸ（ａ）線の断面図であり、ＩＸ（ｂ）は図８におけるＩＸ（ｂ）−ＩＸ（ｂ）線の断面図である。
【図１０】実施形態に係る切断後の負極板の平面図である。
【図１１】実施形態に係る電極体の平面図である。
【図１２】図２における電流遮断機構近傍の拡大図である。
【図１３】変形例に係る正極板のタブ部の突出方向に沿った断面図である。
【図１４】参考例１に係る正極板を示す図である。
【図１５】参考例２に係る正極板を示す図である。
【図１６】参考例３に係る正極板を示す図である。
【図１７】短絡機構の断面図である。
【図１８】集電体に設けられたヒューズ部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明に係る実施形態を角形の非水電解質二次電池を例に説明する。なお、本発明は以下の形態に限定されない。
【００３１】
まず、図１及び図２を用い、角形二次電池２０の構成を説明する。上方に開口を有する角形の有底筒状の外装体１と、外装体１の開口を封口する封口板２により電池ケース１００が構成されている。電池ケース１００内には、正極板、負極板及びセパレータを含む電極体３が電解液と共に収納されている。外装体１と封口板２は金属製であることが好ましく、アルミニウム製又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。電極体３と外装体１の間には絶縁シート１４が配置されている。
【００３２】
正極板は正極タブ部４０を有し、負極板は負極タブ部５０を有する。正極タブ部４０及び負極タブ部５０は、電極体３において封口板２側に配置されている。封口板２には、正極板と電気的に接続された正極外部端子７と、負極板と電気的に接続された負極外部端子９が取り付けられている。正極板には正極集電体６が接続されている。また、正極板と正極外部端子７の間には、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となった時に作動し、正極板と正極外部端子７の間の導電経路を遮断する電流遮断機構６０が形成されている。負極板には負極集電体８が接続されている。
【００３３】
封口板２と正極外部端子７の間には外部絶縁部材１１が配置されている。封口板２と負極集電体８の間には内部絶縁部材１２が配置されている。封口板２と負極外部端子９の間には外部絶縁部材１３が配置されている。
【００３４】
封口板２には、電解液注液孔１５が設けられている。この電解液注液孔１５は、電池ケース１００内に電解液を注入した後、封止栓１６により封止される。封口板２には、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったときに破断し、電池ケース１００内のガスを電池ケース１００外に排出するガス排出弁１７が設けられている。なお、ガス排出弁１７の作動圧は、電流遮断機構６０の作動圧よりも高い値に設定する。
【００３５】
次に正極板の製造方法を説明する。
［正極活物質合剤層スラリーの作製］
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電剤としての炭素材料、炭酸リチウム及び分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物：ＰＶｄＦ：炭素材料：炭酸リチウムの質量比が９４：２：３：１となるように混練し、正極活物質合剤層スラリーを作製する。
【００３６】
［正極活物質合剤層形成工程］
正極芯体としての厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に、上述の方法で作製した正極活物質合剤層スラリーを塗布する。このとき、正極芯体の幅方向の中央に正極活物質合剤層スラリーが塗布されるようにする。そして、正極活物質合剤層スラリーが塗布された正極芯体を乾燥させ、スラリー中のＮＭＰを除去する。これにより正極活物質合剤層が形成される。
【００３７】
図３は、上述の方法で作製されたタブ部形成前の正極板４の平面図である。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。正極芯体４ａの両面には、正極芯体４ａの長手方向に沿って正極活物質合剤層４ｂが形成されている。正極芯体４ａにおいて、正極活物質合剤層４ｂが形成された領域の幅方向の両端部には正極芯体露出部４ｃが形成されている。正極活物質合剤層４ｂは、その厚みが略均一な平坦領域４ｂ１と、その厚みが平坦領域４ｂ１側から正極芯体露出部４ｃ側にかけてその厚みが除々に小さくなる傾斜部４ｂ２を有する。なお、正極活物質合剤層４ｂの表面には微細な凹凸が存在するため、平坦領域４ｂ１における正極活物質合剤層４ｂの厚みは完全に均一である必要はなく、実質的に均一であればよい。傾斜部４ｂ２は、正極板４の長手方向に沿って延びるように、平坦領域４ｂ１の両端に設けられている。なお、傾斜部４ｂ２の幅（図３における上下方向における長さ。正極タブ部４０の突出方向における長さ。）は１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ〜８ｍｍであることがより好ましい。また、例えば、平坦領域４ｂ１の幅（図３における上下方向における長さ。正極タブ部４０の突出方向における長さ。）に対する傾斜部４ｂ２の幅の割合が１〜１０％であることが好ましく、１〜８％であることがより好ましい。
【００３８】
次に図３で示されたタブ部形成前の正極板４を図５に示す形状に切断する。図５に示すように、正極芯体露出部４ｃが正極タブ部４０を構成するようにする。正極タブ部４０は、正極板４の幅方向の両端にそれぞれ形成される。また、正極タブ部４０は、正極板４の長手方向において間隔をおいて複数形成される。また、二つの正極タブ部４０の間では、正極板４が傾斜部４ｂ２において正極板４の長手方向に沿って切断される。正極活物質合剤層４ｂにおいてレーザ等のエネルギー線の照射により切断された部分は、正極活物質合剤層４ｂが一度溶融し、凝固した状態となる。
なお、正極タブ部４０を形成する際、レーザ等のエネルギー線の照射により正極板４を切断することが好ましい。特に、傾斜部４ｂ２を切断する際、エネルギー線の照射により正極板４を切断することが好ましい。図５に示すように、正極板の本体部と正極タブ部４０の境界４Ｘは、傾斜部４ｂ２に形成される。
【００３９】
図６は、正極タブ部４０形成後の正極板４の断面図である。図６におけるＶＩ（ａ）は、図５におけるＶＩ（ａ）―ＶＩ（ａ）線の断面図である。また、図６におけるＶＩ（ｂ）は、図５におけるＶＩ（ｂ）―ＶＩ（ｂ）線の断面図である。
【００４０】
次に正極タブ部４０が形成された正極板４を圧縮処理する。図７に示すように一対の圧縮ロール７０により、正極板４を圧縮処理する。これにより、正極板４の正極活物質合剤層４ｂが圧縮され、所定の充填密度となる。なお、圧縮処理後の正極活物質合剤層４ｂの充填密度は、３．５０ｇ／ｃｍ３以上とすることが好ましい。
【００４１】
上述の方法で正極板４を作製すると、正極活物質合剤層４ｂの圧縮工程前の状態で、正極板４の本体部４Ａと正極タブ部４０の境界４Ｘが、正極活物質合剤層４ｂの厚みが除々に減少する傾斜部４ｂ２に位置する。このため、正極活物質合剤層４ｂの圧縮工程において、正極板４の本体部４Ａから正極タブ部４０にかけて、正極芯体４ａの伸びの程度が除々に変化するようにできる。よって、正極芯体４ａの伸びの程度が急激に変化する部分が生じ難くなる。これにより、正極活物質合剤層４ｂを圧縮する圧縮工程において、本体部４Ａと正極タブ部４０の境界近傍に裂けや切れが生じることを防止できる。
【００４２】
圧縮処理を行った正極板４を、正極板４の幅方向における中央部で、正極板４の長手方向に沿って切断する。また、この正極板４を更に、正極板４の長手方向において所定間隔で正極板４の幅方向に沿って切断する。これにより、図８に示す所定形状を有する正極板４を得る。
【００４３】
図８に示す正極板４は、本体部４Ａと、本体部４Ａの端辺から突出する正極タブ部４０を有する。図８に示す正極板４の本体部４Ａは矩形状である。本体部は必ずしも矩形状である必要はないが、本体部４Ａは実質的に矩形状であることが好ましい。また、本体部４Ａの角部が面取りされたり、Ｒ化されていてもよく、また切り欠かれていてもよい。また、正極板４の本体部４Ａの端辺が湾曲していてもよい。
【００４４】
図８に示すように、正極板４の本体部４Ａは、第１領域４ｂ３と、第１領域４ｂ３における正極活物質合剤層４ｂの充填密度よりも充填密度が低い正極活物質合剤層４ｂが形成された第２領域４ｂ４を有する。なお、第２領域４ｂ４の一部が正極タブ部４０上にも形成されている。
【００４５】
［負極板の作製］
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を含む負極活物質合剤層スラリーを作製する。この負極活物質合剤層スラリーを、負極芯体としての厚さ８μｍの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極活物質合剤層スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質合剤層５ｂを形成する。その後、負極活物質合剤層５ｂを所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を、所定の形状に切断し、図１０に示すような負極板５を作製する。負極板５は、負極芯体の両面に負極活物質合剤層５ｂが形成されており、一方の端部から負極芯体５ａが露出した負極芯体露出部５ｃが負極タブ部５０として形成されている。
【００４６】
［電極体の作製］
上述の方法で作製した複数枚の正極板４と複数枚の負極板５を、ポリオレフィン製のセパレータを介して交互に積層し、積層型の電極体３を作製する。ここで、各正極板４及び各負極板５はそれぞれ湾曲せず、平坦な形状となっている。図１１に示すように、電極体３においては、一方の端部から積層された正極タブ部４０及び積層された負極タブ部５０が突出する。なお、電極体３において、セパレータの形状は特に限定されない。平坦なセパレータを複数枚用いてもよい。また、一方の電極板を内部に配置する袋状のセパレータを複数用いても良い。あるいは、セパレータを九十九折状とすることもできる。なお、正極板４とセパレータは接着されることが好ましい。また、負極板５とセパレータは接着されることが好ましい。また、電極体３の外周をセパレータ等の樹脂シートで覆うことができる。また、電極体３の外周をテープ等で固定することもできる。
【００４７】
［封口体の組立て］
図２、図１２に示すように、封口板２に設けられた貫通孔の周囲であって、電池外部側に外部絶縁部材１１を配置し、電池内部側に内部絶縁部材１０及びカップ状の導電部材６１を配置する。そして、電池外部側から正極外部端子７を、外部絶縁部材１１、封口板２、内部絶縁部材１０及び導電部材６１のそれぞれに設けられた貫通孔に挿入し、正極外部端子７の先端を導電部材６１上にカシメる。そして、正極外部端子７のかしめ部を導電部材６１にレーザ溶接する。
【００４８】
その後、導電部材６１の電極体３側に設けられた開口を変形板６２で塞ぎ、変形板６２の周縁を導電部材６１にレーザ溶接する。そして、変形板６２の下方に、中央に絶縁部材開口６３ｘを有する絶縁部材６３を配置する。絶縁部材６３は内部絶縁部材１０と接続されることが好ましい。固定方法としてはラッチ固定が好ましい。
【００４９】
次に絶縁部材６３の下方に正極集電体６を配置する。ここで、絶縁部材６３は下方に突出する突起部６３ａを有する。また、正極集電体６は、突起部６３ａと対応する位置に固定用開口６ｘを有する。突起部６３ａを正極集電体６の固定用開口６ｘに挿入し、突起部６３ａの先端を熱カシメして拡径することにより、絶縁部材６３と正極集電体６を接続する。なお、予め正極集電体６と接続された絶縁部材６３を、内部絶縁部材１０に接続してもよい。また、絶縁部材６３の絶縁部材開口６３ｘを通じて変形板６２と正極集電体６が溶接接続される。
【００５０】
電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったとき、変形板６２の中央部が正極外部端子７に近づくように変形板６２が変形する。そして、正極集電体６の薄肉部６ｙが破断し、正極板４と正極外部端子７の間の導電経路が切断される。なお、正極外部端子７には、リーク検査等のために貫通孔が設けられており、この貫通孔が端子封止部材７ａにより封止される。端子封止部材７ａは、金属板７ｘとゴム部材７ｙを含むことが好ましい。
【００５１】
封口板２に設けられた貫通孔の周囲であって電池外部側に外部絶縁部材１３を配置し、電池内部側に内部絶縁部材１２及び負極集電体８を配置する。そして、外部絶縁部材１３、封口板２、内部絶縁部材１２及び負極集電体８のそれぞれに設けられた貫通孔に、電池外部側から負極外部端子９を挿入し、負極外部端子９の先端を負極集電体８上にかしめ固定する。なお、負極外部端子９のかしめ部を負極集電体８にレーザ溶接することが好ましい。
【００５２】
［タブ部と集電体の接続］
正極集電体６において封口板２と略平行（例えば傾きが±１０°以内）に配置される領域に、積層された正極タブ部４０を重ね、正極集電体６と積層された正極タブ部４０を溶接接続する。また、負極集電体８において封口板２と略平行に配置される領域に、積層された負極タブ部５０を重ね、負極集電体８と積層された負極タブ部５０を溶接接続する。その後、正極タブ部４０及び負極タブ部５０を折り曲げるようにして、封口板２の下方に電極体３が位置するようにする。なお、溶接接続の方法として、抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接等を用いることができる。
【００５３】
［二次電池の組立て］
絶縁シート１４で覆われた電極体３を有底角筒状の外装体１に挿入する。そして、外装体１と封口板２の間を溶接接続し、外装体１の開口を封口する。その後、封口板２に設けられた電解液注液孔１５から電解質及び溶媒を含む非水電解液を注入する。その後、電解液注液孔１５を封止栓１６により封止する。
【００５４】
[角形二次電池２０について]
上述の方法で作製した正極板４では、本体部４Ａと正極タブ部４０の境界近傍において裂けや切れが生じ難いため、より信頼性の高い二次電池となる。
【００５５】
正極板４において、本体部４Ａと正極タブ部４０の境界に位置する部分の正極活物質合剤層４ｂの充填密度が、正極板４の本体部４Ａの中央部の正極活物質合剤層４ｂの充填密度よりも小さい。なお、正極板４の本体部４Ａの中央部とは、正極板４の平面視における本体部４Ａの中央部である。即ち、正極板４の本体部４Ａの中央部は、正極板４において正極タブ部４０が突出する方向における本体部４Ａの中央部であり、且つ正極板４において正極タブ部４０が突出する方向に対して垂直な方向における本体部４Ａの中央部である。これにより、正極活物質合剤層４ｂ中への電解液の注液性が向上する。また、正極活物質合剤層４ｂ中に炭酸リチウムが含まれ、角形二次電池２０が電流遮断機構６０を有する場合、正極活物質合剤層４ｂ中で発生した炭酸ガスが電極体３外へスムーズに排出されるため、角形二次電池２０に異常が生じた際、即座に電流遮断機構６０を作動させることができる。このような効果は、正極板とセパレータが接着されている場合は特に顕著である。
【００５６】
正極タブ部４０を形成する工程において、正極芯体４ａの長手方向に沿って、間隔を置いて複数の正極タブ部４０が形成される。そして、隣接する正極タブ部４０同士の間の領域では、傾斜部４ｂ２において正極芯体４ａ及び正極活物質合剤層４ｂが正極芯体４ａの長手方向に沿って切断されている。このように作製された正極板４について圧縮処理を行うと、正極板４の本体部４Ａにおいて、正極タブ部４０が設けられた端部に、端辺に沿って本体部４Ａの中央部の正極活物質合剤層４ｂの充填密度よりも充填密度が低い領域が形成される。このような構成であると、正極板４の正極活物質合剤層４ｂ内への電解液の注液性が向上する。また、これにより、電極体３内への電解液の注液性が向上する。また、正極活物質合剤層４ｂ中に炭酸リチウムが含まれ、角形二次電池２０が電流遮断機構６０を有する場合、正極活物質合剤層４ｂ中で発生した炭酸ガスが電極体３外へスムーズに排出されるため、角形二次電池２０に異常が生じた際、即座に電流遮断機構６０を作動させることができる。このような効果は、正極板とセパレータが接着されている場合は特に顕著である。
【００５７】
正極板とセパレータを接着する場合、正極板とセパレータの間にセラミック粒子とバインダーを含むセラミック粒子含有層を設けることが好ましい。セラミック粒子としては、アルミナ粒子、チタニア粒子、シリカ粒子等が好ましい。また、バインダーは樹脂バインダーであることが好ましい。なお、セラミック粒子は正極活物質とは異なる。セパレータはポリオレフィン等の樹脂製の多孔膜とすることが好ましい。そして、正極板とセパレータの間に、上述のセラミック粒子含有層が配置されることが好ましい。セラミック粒子含有層により、正極板とセパレータが接着されるようにしてもよい。あるいは、セラミック粒子含有層とは別に接着層を設け、接着層により正極板とセパレータが接着されるようにしてもよい。この場合、正極板−接着層−セラミック粒子含有層−セパレータという位置関係とすることができる。なお、セラミック粒子含有層の空隙率を、正極活物質合剤層の中央部の空隙率よりも大きくすることが好ましい。これにより、正極活物質合剤層中で発生したガスを電極体外へよりスムーズに排出できる。
【００５８】
なお、電流遮断機構６０に代えて、二次電池に、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったときに作動する短絡機構８０を設けることもできる。図１７は短絡機構８０の断面図である。短絡機構８０は、封口板２に設けられ電池ケース内の圧力が所定値以上となったときに変形する変形板８１と、変形板８１の上方に配置される外部導電部材８２を有する。変形板８１は封口板２に設けられた貫通孔２ｘを塞ぐように配置される。変形板８１は封口板２及び正極集電体６を介して正極板４と電気的接続されている。また、外部導電部材８２は負極外部端子９を介して負極板５に電気的に接続されている。そして、変形板８１が変形し外部導電部材８２と電気的に接触することにより、正極板４と負極板５が電気的に接続される。これにより、電極体３内のエネルギーが放出される。なお、正極集電体等の導電経路にヒューズ部を設け、短絡電流によりヒューズ部が溶断するようにしておくことがより好ましい。図１８は、ヒューズ部を設けた正極集電体の上面図である。正極集電体１０６には、開口部９０が設けられ、ヒューズ部とされている。図１８中において左右方向の一方側に正極外部端子が接続され、他方側に正極板が接続される。
【００５９】
図５に示すように、正極芯体４ａの長手方向（図５においては左右方向）において、間隔をおいて複数の正極タブ部４０を形成する場合、隣接する正極タブ部４０同士の間の正極芯体４ａの長手方向における距離は、正極芯体４ａの長手方向における正極タブ部４０の幅の３倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。このような構成とすることにより、電極板に皺や亀裂等が生じることをより効果的に防止できる。なお、正極芯体４ａの長手方向における正極タブ部４０の幅は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００６０】
また、正極板４では、本体部４Ａにおいて正極タブ部４０が設けられた端辺の長さは、正極タブ部４０の幅の３倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。
【００６１】
図３に示す正極タブ部４０の形成前の正極板４において、傾斜部４ｂ２の幅（図３における上下方向における長さ。正極タブ部４０の突出方向における長さ。）を２ｍｍ未満とすることができる。例えば、傾斜部４ｂ２の幅を０．５ｍｍ〜１．８ｍｍとすることができる。このような場合は、上述のように、隣接する正極タブ部４０同士の間の正極芯体４ａの長手方向における距離が、正極芯体４ａの長手方向における正極タブ部４０の幅の３倍以上、より好ましくは５倍以上となるように正極タブ部４０を形成することが好ましい。これにより、より体積エネルギー密度が高いと共に、信頼性の高い二次電池となる。
【００６２】
［変形例１］
図１３は、変形例１に係る正極活物質合剤層４ｂを圧縮処理する前の正極板４の断面図である。また、図１３は、正極板４の正極タブ部４０が突出する方向に沿った断面図であり、正極タブ部４０が形成されている部分の断面図である。変形例１に係る正極活物質合剤層４ｂを圧縮処理する前の正極板４では、正極芯体４ａの一方の面に形成された正極活物質合剤層４ｂの正極タブ部４０の突出方向における端部と、正極芯体４ａの他方の面に形成された正極活物質合剤層４ｂの正極タブ部４０の突出方向における端部とがずれた位置に形成されている。このような正極板４を用いることにより、正極板４の裂けや切れをより効果的に防止できる。
【００６３】
［参考例１］
図１４は、参考例に係る正極板１０４を示す図である。なお、正極板１０４は正極活物質合剤層１０４ｂの圧縮前の状態である。図１４において（ａ）が正極板１０４の平面図であり、（ｂ）が（ａ）における破線部の断面図である。正極板１０４は、正極芯体１０４ａの両面に正極活物質合剤層１０４ｂが形成されている。正極板１０４は正極タブ部１４０を有し、正極板１０４の本体部１０４Ａと正極タブ部１４０の境界の位置と、正極活物質合剤層１０４ｂの端部の位置が一致している。このような構成であると、正極活物質合剤層１０４ｂを圧縮処理する際、正極板１０４において、正極タブ部１４０の根元近傍に裂けや切れが生じやすい。
【００６４】
［参考例２］
図１５は、参考例に係る正極板２０４を示す図である。なお、正極板２０４は正極活物質合剤層２０４ｂの圧縮前の状態である。図１５において（ａ）が正極板２０４の平面図であり、（ｂ）が（ａ）における破線部の断面図である。正極板２０４は、正極芯体２０４ａの両面に正極活物質合剤層２０４ｂが形成されている。正極板２０４は正極タブ部２４０上に正極活物質合剤層２０４ｂの端部が形成されており、正極活物質合剤層２０４ｂの端部近傍に傾斜部が存在しない。このような形態であると、本体部２０４Ａと正極タブ部２４０の境界では裂けや切れが生じ難くなると考えられるものの、正極活物質合剤層２０４ｂの端部と正極芯体露出部の境界で裂けや切れが生じる虞がある。また、正極タブ部２４０上に形成される正極活物質合剤層２０４ｂの量が多くなるため、正極芯体２０４ａの一方の面と他方の面で形成される正極活物質合剤層２０４ｂの量に差が生じやすくなる。そして、正極芯体２０４ａの一方の面と他方の面で形成される正極活物質合剤層２０４ｂの量の差が大きくなると、正極活物質合剤層２０４ｂを圧縮処理した際に、正極タブ部２４０が一方側に大きく傾くように変形する虞があるため好ましくない。
【００６５】
［参考例３］
図１６は、参考例に係る正極板３０４を示す図である。なお、正極板３０４は正極活物質合剤層３０４ｂの圧縮前の状態である。図１６において（ａ）が正極板３０４の平面図であり、（ｂ）が（ａ）における破線部の断面図である。正極板３０４は、正極芯体３０４ａの両面に正極活物質合剤層３０４ｂが形成されている。正極板３０４は、正極活物質合剤層３０４ｂの厚みが略均一な平坦領域３０４ｂ１と、正極芯体３０４ａが露出した部分に向かって正極活物質合剤層３０４ｂの厚みが除々減少する傾斜部３０４ｂ２を有する。本体部３０４Ａと正極タブ部３４０の境界は、平坦領域３０４ｂ１に形成されている。このような形態であると、正極タブ部３４０において、正極活物質合剤層３０４ｂが形成された領域の割合が大きくなる。このため、正極活物質合剤層３０４ｂと負極板が接触し易くなるという課題が存在する。また、正極タブ部３４０を湾曲させ難くなる。また、正極タブ部３４０上に形成される正極活物質合剤層３０４ｂの量が多くなるため、正極芯体３０４ａの一方の面と他方の面で形成される正極活物質合剤層３０４ｂの量に差が生じやすくなる。そして、正極芯体３０４ａの一方の面と他方の面で形成される正極活物質合剤層３０４ｂの量の差が大きくなると、正極活物質合剤層３０４ｂを圧縮処理した際に、正極タブ部３４０が一方側に大きく傾くように変形する虞があるため好ましくない。
【００６６】
＜その他＞
本発明は、正極板及び負極板のいずれに対しても適用可能である。但し、本願発明は正極板に適用することが特に有効である。また、圧縮処理後の充填密度が３．５０ｇ／ｃｍ３以上の正極活物質合剤層を有する正極板に適用することが特に有効である。
【００６７】
本発明における芯体は非多孔性の金属箔であることが好ましい。正極芯体であれば、アルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔であることが好ましい。負極芯体であれば、銅箔あるいは銅金属箔であることが好ましい。
【００６８】
本発明における電極体の形状は限定されない。巻回電極体であってもよいし、積層型電極体であってもよい。なお、平坦な複数の正極板と、平坦な複数の負極板を複数枚含む積層型電極体であることが好ましい。なお、正極板と負極板の間に配置されるセパレータの形状は特に限定されない。各正極板と負極板の間に平坦なセパレータを配置することもできる。また、セパレータを袋状とし、内部に正極板を配置するようにしてもよい。あるいは、セパレータを九十九折とし、その間に正極板、負極板を配置してもよい。
【００６９】
本発明における正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。特にニッケル、コバルト及びマンガンの少なくとも一種を含有するリチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。
【００７０】
本発明における負極活物質としてはリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な材料を用いることができる。リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な材料としては、黒鉛、難黒鉛性炭素、易黒鉛性炭素、繊維状炭素、コークス及びカーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。非炭素系材料としては、シリコン、スズ、及びそれらを主とする合金や酸化物などが挙げられる。 炭素材料と非炭素材料を混合することもできる。
【００７１】
正極板の正極タブ部において正極活物質合剤層の端部近傍に、正極活物質合剤層よりも電気抵抗の大きい正極保護層を設けることができる。なお、正極保護層の一部が正極活物質合剤層上にも形成することもできる。
【００７２】
正極保護層は、セラミック粒子とバインダーを含むことが好ましい。また、正極保護層は更に炭素材料等の導電部材を含むことが好ましい。なお、正極保護層を絶縁層とすることもできる。
【００７３】
正極活物質合剤層中に含有される炭酸リチウムの量は、正極活物質に対して０．１〜５質量％とすることが好ましく、０．５〜３質量％とすることがより好ましい。
また、正極活物質合剤層に更にリン酸リチウムが含有されることが好ましい。これにより、二次電池が過充電状態となったときに、二次電池内で異常反応が進行することを抑制でき、信頼性がより向上する。
【００７４】
正極板とセパレータ、負極板とセパレータの接着は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等により行うことができる。
【符号の説明】
【００７５】
２０・・・角形二次電池、１００・・・電池ケース、１・・・外装体、
２・・・封口板、３・・・電極体、４・・・正極板、
４ａ・・・正極芯体、４ｂ・・・正極活物質合剤層、４ｂ１・・・平坦領域、
４ｂ２・・・傾斜部、４ｂ３・・・第１領域、４ｂ４・・・第２領域、
４ｃ・・・正極芯体露出部、４Ａ・・・本体部、４０・・・正極タブ部、
４Ｘ・・・境界、
５・・・負極板、５ａ・・・負極芯体、５ｂ・・・負極活物質合剤層、
５ｃ・・・負極芯体露出部、５０・・・負極タブ部、
６・・・正極集電体、６ｘ・・・固定用開口、６ｙ・・・薄肉部、
７・・・正極外部端子、
７ａ・・・端子封止部材、７ｘ・・・金属板、７ｙ・・・ゴム部材、
８・・・負極集電体、９・・・負極外部端子、１０・・・内部絶縁部材、
１１・・・外部絶縁部材、１２・・・内部絶縁部材、１３・・・外部絶縁部材、
１４・・・絶縁シート、１５・・・電解液注液孔、１６・・・封止栓、
１７・・・ガス排出弁、６０・・・電流遮断機構、
６１・・・導電部材、６２・・・変形板、６３・・・絶縁部材、
６３ａ・・・突起部、６３ｘ・・・絶縁部材開口、
７０・・・圧縮ロール、
８０・・・短絡機構、
８１・・・変形板、８２・・・外部導電部材、
１０４、２０４、３０４・・・正極板、
１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ・・・正極芯体、
１０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ・・・正極活物質合剤層、
３０４ｂ１・・・平坦領域、３０４ｂ２・・・傾斜部、
１０４Ａ、２０４Ａ、３０４Ａ・・・本体部、
１４０、２４０、３４０・・・正極タブ部、
１０６・・・正極集電体、９０・・・開口部
【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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【図１８】
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【国際調査報告】
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