(57)【要約】【課題】集電タブの取り付け構造の改良により、充放電サイクル特性の低下を抑制しつつ、電池の膨れを抑制することにより体積エネルギー密度を高めることができるリチウム二次電池を提供することを主たる目的とする。【解決手段】扁平型電極体１０の最外周部分における正極集電体には、扁平型電極体１０の巻回方向Ｂと平行に正極集電タブ４が設けられている一方、上記扁平型電極体１０の最外周部分における上記負極集電体には、扁平型電極体１０の巻回方向Ｂと平行に負極集電タブ５が設けられている。【選択図】  図５
2007087842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を含む正極合剤層が導電性金属箔から成る正極集電体の表面上に配置された帯状の正極と、負極活物質粒子及びこの負極活物質粒子同士を結着する負極バインダーを含む負極合剤層が導電性金属箔から成る負極集電体の表面上に配置された帯状の負極と、上記正極と上記負極の間に配置された帯状のセパレータと、非水電解質とを備え、且つ、上記正極と上記負極とが上記セパレータを介して対向するような状態で巻回された扁平型電極体が、外装体内に収納されるリチウム二次電池において、
上記扁平型電極体の最外周部分における上記正極集電体、及び、上記扁平型電極体の最外周部分における上記負極集電体のうち少なくとも一方の集電体には、扁平型電極体の巻回方向と平行に集電タブが設けられていることを特徴とするリチウム二次電池。
【請求項２】
前記負極活物質にはケイ素が含まれる、請求項１記載のリチウム二次電池。
【請求項３】
前記負極合剤層は前記負極集電体の表面上で焼結して配置したものである、請求項２記載のリチウム二次電池。
【請求項４】
前記正極集電体には、この正極集電体とは別体の正極集電タブが取り付けられている一方、前記負極集電体には、この負極集電体とは別体の負極集電タブが取り付けられている、請求項１〜３記載のリチウム二次電池。
【請求項５】
前記正極集電タブが平板状のアルミニウム板から構成される一方、前記負極集電タブが平板状のニッケル板から構成される、請求項４記載のリチウム二次電池。
【請求項６】
前記アルミニウム板とニッケル板との厚みが、共に、５０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項５記載のリチウム二次電池。
【請求項７】
前記扁平型電極体の最外周に位置する正極における平面部分の電極面積に対する前記正極集電タブの取り付け面積の割合、及び／又は前記扁平型電極体の最外周に位置する負極における平面部分の電極面積に対する前記負極集電タブの取り付け面積の割合が、５％以上となるように規制されている、請求項４〜６記載のリチウム二次電池。
【請求項８】
正極活物質粒子と正極バインダーとを含む正極合剤層を、帯状の導電性金属箔から成る正極集電体の表面上に配置して正極を作製すると共に、負極活物質粒子と負極バインダーとを含む負極合剤層を、帯状の導電性金属箔から成る負極集電体の表面上に配置して負極を作製する工程と、
上記正極の一方の端部近傍に、金属材料からなる正極集電タブを正極の長手方向と平行に形成すると共に、上記負極の一方の端部近傍に、金属材料からなる負極集電タブを負極の長手方向と平行に形成する工程と、
上記正極と上記負極とをセパレータを介して対向させた状態で、上記両集電タブの取り付け方向と平行にこれらを巻回することにより、最外周から上記両集電タブが露出した扁平型電極体を作製する工程と、
上記扁平型電極体を外装体内に収納すると共に、この外装体内に電解液を注液する工程と、
を備えることを特徴とするリチウム二次電池の製造方法。
【請求項９】
負極活物質にケイ素を含有させると共に、前記正負極を作製する工程のうち負極を作製際に、負極活物質粒子と負極バインダーとを含む負極合剤層を負極集電体の表面上で焼結する、請求項８記載のリチウム二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池及びその製造方法に係わり、更に詳しくは、当該リチウム二次電池に用いられる集電タブの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の移動情報端末の小型・軽量化が急速に進展しており、その駆動電源としての電池にはさらなる高容量化が要求されている。充放電に伴い、リチウムイオンが正、負極間を移動することにより充放電を行うリチウム二次電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような移動情報端末の駆動電源として広く利用されている。今後、これらの移動情報端末の更なる小型化、高機能化により、電源であるリチウム二次電池への負荷が大きくなっていくことが予想され、リチウム二次電池の高エネルギー密度化への要求は非常に高いものとなっている。
【０００３】
ここで、電池の高エネルギー密度化には、活物質として、より大きなエネルギー密度を有する材料を用いることが有効な手段である。最近、リチウム二次電池においては、より高いエネルギー密度を有する負極活物質として、現在実用化されている黒鉛等の炭素材料の代わりに、リチウムとの合金化反応によってリチウムを吸蔵するアルミニウム、錫、ケイ素が提案され、検討されている。
【０００４】
しかしながら、リチウム二次電池の負極活物質としてリチウムと合金化する材料を用いた場合、充放電時に負極活物質の膨張、収縮により急激に体積変化するということに起因して、充放電サイクルの進行に伴い、負極活物質の微粉化、集電体からの剥離を生じるために、電極内の集電性が低下し、充放電サイクル特性が劣悪になるという問題がある。
【０００５】
そこで、本出願人は、リチウムと合金化する負極活物質としてケイ素を含む材料を用いた負極において、表面凹凸を有する導電性金属箔から成る負極集電体の表面上に、ケイ素を含む材料から成る負極活物質薄膜層を形成する（下記特許文献１参照）、又はケイ素を含む材料から成る負極活物質とバインダーとを含む負極合剤層を非酸化性雰囲気下で焼結して配置する（下記特許文献２参照）ことによって得た負極が、負極合剤層と負極集電体との高い密着性によって電極内に高い集電性が発現し、良好な充放電サイクル特性が得られることを見出している。
【０００６】
また、電池の高エネルギー密度化の達成のためには、上記のような高いエネルギー密度を有する活物質材料を利用するだけでなく、決められた大きさの外装体内にできる限り多くの正極活物質及び負極活物質を詰め込むことも必要である。一般的に用いられている電池においては、正極と負極とがセパレータを介して対向した電極体を扁平型や円筒型に巻回し、角型や円筒型の容器内に収容することにより、高エネルギー密度化を達成している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８３５９４号公報
【０００８】
【特許文献２】特開２００２−２６０６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、ケイ素を含む材料を負極活物質に用いた場合、特に上記の負極合剤層と負極集電体との高い密着性によって良好な充放電サイクル特性が得られる負極においては、リチウムの吸蔵、放出の際に生じる活物質の大きな体積変化により、扁平型電池では電極体の変形（撓み）が生じ、電極体の厚みが増加するため、電池の体積エネルギー密度が低下するといった問題がある。このことを、図１７〜図２０を用いて、具体的に説明する。
【００１０】
上記扁平型電池は、図１７及び図１８に示すように、正極５１と、負極５２と、これら正負極間に介装されたセパレータ５３とから成る渦巻状の扁平型電極体６０を有しており、この扁平型電極体６０は外装体５６の収納空間内に配置されている。また、上記正極５１と負極５２は、それぞれ、外装体５６外に延出する正極集電タブ５４と負極集電タブ５５とに接続され、これにより、二次電池としての充放電が可能な構造となっている。尚、両図中、５７はヒートシール部である。また、図１８において、Ｈ方向は幅方向であり、Ｊ方向は厚み方向である。
【００１１】
上記構造の扁平型電池においては、充電により負極合剤層が体積膨張するために、扁平型電極体６０の折り曲げ部分５８の厚みも増加する。その一方、図１８から明らかなように折り曲げ部分５８と外装体５６との間には、隙間は殆んど無いか、あったとしても非常に狭いため、扁平型電池においては外装体５６により扁平型電極体６０の幅方向Ｈが規制されることになる。これらのことから、上記折り曲げ部分５８で負極合剤層が体積膨張して、折り曲げ部分５８の厚み増加した場合、その増加分が扁平型電極体６０の幅方向Ｈに逃れようとする（具体的には、図１８において、扁平型電極体６０の両折り曲げ部分５８が、共に、扁平型電極体６０の中心方向に向けて膨らもうとする）。この結果、扁平型電極体６０の平面部分が、図１９に示すように、巻回方向と平行に波打状に撓み、扁平型電極体６０の厚み方向Ｊの大きさが増加する。
【００１２】
加えて、上記従来の電池では、正極集電タブ５４と負極集電タブ５５とが扁平型電極体６０の巻回方向とは垂直に形成されているが、上述の如く、負極合剤層が体積膨張して扁平型電極体６０の両折り曲げ部分５８が、扁平型電極体６０の中心方向に向けて膨らもうとすると、両集電タブ５４、５５はヒートシール部５７で固定されているということから、図２０に示すように、電池内部に存在する両集電タブ５４、５５は扁平型電極体６０の中心方向に向けて変形する。このように両集電タブ５４、５５に応力が働くため、これを緩和すべく、両集電タブ５４、５５には捩れようとする力が働く。この結果、図１９に示すように、両集電タブ５４、５５に沿って扁平型電極体６０の波打ちが発生するようになり、扁平型電極体６０の撓みが更に助長される。
【００１３】
したがって、本発明は、扁平型電極体の構造、特に集電タブの取り付け構造の改良により、充放電サイクル特性の低下を抑制しつつ、電池の膨れを抑制することにより体積エネルギー密度を高めることができるリチウム二次電池を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、正極活物質を含む正極合剤層が導電性金属箔から成る正極集電体の表面上に配置された帯状の正極と、負極活物質粒子及びこの負極活物質粒子同士を結着する負極バインダーを含む負極合剤層が導電性金属箔から成る負極集電体の表面上に配置された帯状の負極と、上記正極と上記負極の間に配置された帯状のセパレータと、非水電解質とを備え、且つ、上記正極と上記負極とが上記セパレータを介して対向するような状態で巻回された扁平型電極体が、外装体内に収納されるリチウム二次電池において、上記扁平型電極体の最外周部分における上記正極集電体、及び、上記扁平型電極体の最外周部分における上記負極集電体のうち少なくとも一方の集電体には、扁平型電極体の巻回方向と平行に集電タブが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成の如く、扁平型電極体の最外周部分における少なくとも一方の集電体に、扁平型電極体の巻回方向と平行に集電タブが設けられていれば、負極合剤層が体積膨張して扁平型電極体の両折り曲げ部分が、扁平型電極体の中心方向に向けて膨らんでも、電池内部に存在する巻回方向と平行に設けられた集電タブが扁平型電極体の中心方向に向けて変形することを防止できる。したがって、当該集電タブが捩れようとすることが無いので、集電タブの存在により扁平型電極体の撓みが更に助長されるのを抑制することができる。したがって、電池の膨れが抑制される。
尚、両集電タブが扁平型電極体の巻回方向と平行に設けられていれば、両集電タブが、共に捩れようとすることが無いので、両集電タブの存在により扁平型電極体の撓みが更に助長されるのを一層抑制することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は請求項１記載の発明において、前記負極活物質にはケイ素が含まれることを特徴とする。
上記構成の如く、負極活物質にケイ素が含まれている場合には、リチウムの吸蔵、放出に伴う負極活物質の体積変化が極めて大きくなるので、本発明の構造とすることにより、電池の膨れが一層抑制される。
【００１７】
ここで、負極活物質にケイ素が含まれているとは、負極活物質にケイ素及び／又はケイ素合金を含む粒子であることをいい、上記ケイ素合金としては、ケイ素と他の１種以上の元素との固溶体、ケイ素と他の１種以上の元素との金属間化合物、ケイ素と他の１種以上の元素との共晶合金などが挙げられる。
【００１８】
このような合金の作製方法としては、アーク溶解法、液体急冷法、メカニカルアロイング法、スパッタリング法、化学気相成長法、焼成法などが挙げられる。特に、液体急冷法としては、単ロール急冷法、双ロール急冷法、及びガスアトマイズ法、水アトマイズ法、ディスクアトマイズ法などの各種アトマイズ法が挙げられる。
【００１９】
また、本発明のリチウム二次電池における負極活物質粒子としては、ケイ素及び／又はケイ素合金を含む粒子の表面を金属等で被覆したものを用いてもよい。被覆方法としては、無電解めっき法、電解めっき法、化学還元法、蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法などが挙げられる。
【００２０】
尚、本発明の負極活物質としてはケイ素に限定するものではなく、リチウムの吸蔵、放出に伴って負極活物質の体積変化が生じるもの、例えば、アルミニウム、ゲルマニウム、亜鉛、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、インジウム又は錫等にも適用しうることは勿論である。
【００２１】
請求項３記載の発明は請求項２記載の発明において、前記負極合剤層は前記負極集電体の表面上で焼結して配置したものであることを特徴とする。
ケイ素は黒鉛材料に比べて、大きくリチウムの吸蔵が可能であるというものの大きな体積膨張を伴うという問題があるが、上記構成であれば、焼結の効果によって負極活物質粒子間の密着性及び負極合剤層と負極集電体との間の密着性が大きく向上するので、負極内において高い集電性が発揮される。この結果、高エネルギー密度で且つ優れた充放電サイクル特性を有する電池を得ることができる。
【００２２】
請求項４記載の発明は請求項１〜３記載の発明において、前記正極集電体には、この正極集電体とは別体の正極集電タブが取り付けられている一方、前記負極集電体には、この負極集電体とは別体の負極集電タブが取り付けられていることを特徴とする。
上記構成の如く、両集電体には、それぞれ、両集電体とは別体の集電タブが取り付けられていると（両集電体の一部を用いて切り起こしたものでないと）、これら集電タブが、扁平型電極体の巻回方向に平行に取り付けられていることと相まって、これら集電タブの有する機械的強度により、充放電時に生じる電極体の波打ち状の撓みを抑制する働きが発現される。このため、扁平型電極体の撓みをより抑制することができる。
尚、両集電体に、それぞれ、両集電タブを取り付ける方法としては、超音波溶着法やぐさり法を用いるのが好ましい。これらの方法は、簡便で、且つ、十分な密着性を保つことができるからである。
【００２３】
請求項５記載の発明は請求項４記載の発明において、前記正極集電タブが平板状のアルミニウム板から構成される一方、前記負極集電タブが平板状のニッケル板から構成されることを特徴とする。
このように、両集電タブの材質を規制するのは、このような材質で構成されていると、両集電タブ共に、充放電の時にリチウムの吸蔵、放出反応が生じたり、非水電解質中への溶解反応が生じたりすることが無いので、電池内において安定的に存在することができるからである。
【００２４】
請求項６記載の発明は請求項５記載の発明において、前記アルミニウム板とニッケル板との厚みが、共に、５０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
上記構成の如く規制するのは、アルミニウム板等の厚みが５０μｍ未満の場合には、アルミニウム板等の有する機械的強度が大きくならないため、扁平型電極体の撓み発生抑制効果を十分に発揮できない場合がある一方、アルミニウム板等の厚みが１００μｍを超えると、扁平型電極体の厚みの増加も大きくなるため、電池の高エネルギー密度化を図ることができないという理由による。
【００２５】
請求項７記載の発明は請求項４〜６記載の発明において、前記扁平型電極体の最外周に位置する正極における平面部分の電極面積に対する前記正極集電タブの取り付け面積の割合、及び／又は前記扁平型電極体の最外周に位置する負極における平面部分の電極面積に対する前記負極集電タブの取り付け面積の割合が、５％以上となるように規制されていることを特徴とする。
上記構成の如く、両集電タブのうちの少なくとも一方の取り付け面積の割合を規制するのは、両集電タブの取り付け面積が大きければ、集電タブの有する機械的強度も大きくなるので、扁平型電極体の撓み抑制効果も大きくなって、より高エネルギー密度の電池を得ることができるからである。
【００２６】
また、上記目的を達成するために、請求項８記載の発明は、正極活物質粒子と正極バインダーとを含む正極合剤層を、帯状の導電性金属箔から成る正極集電体の表面上に配置して正極を作製すると共に、負極活物質粒子と負極バインダーとを含む負極合剤層を、帯状の導電性金属箔から成る負極集電体の表面上に配置して負極を作製する工程と、上記正極の一方の端部近傍に、金属材料からなる正極集電タブを正極の長手方向と平行に形成すると共に、上記負極の一方の端部近傍に、金属材料からなる負極集電タブを負極の長手方向と平行に形成する工程と、上記正極と上記負極とをセパレータを介して対向させた状態で、上記両集電タブの取り付け方向と平行にこれらを巻回することにより、最外周から上記両集電タブが露出した扁平型電極体を作製する工程と、上記扁平型電極体を外装体内に収納すると共に、この外装体内に電解液を注液する工程と、を備えることを特徴とする。
上記方法であれば、請求項１記載のリチウム二次電池を、円滑に作製することができる。
【００２７】
請求項９記載の発明は請求項８記載の発明において、負極活物質にケイ素を含有させると共に、前記正負極を作製する工程のうち負極を作製する際に、前期負極合剤層を負極集電体の表面上で焼結することを特徴とする。
上記方法であれば、請求項３記載のリチウム二次電池を、円滑に作製することができる。
【００２８】
この場合、具体的な製造方法としては、負極バインダーの溶液中に負極活物質粒子を均一に混合、分散させたスラリーを導電性金属箔から成る負極集電体の表面上に塗布することにより、負極合剤層を配置し、負極合剤層を負極集電体の表面上に配置した状態で非酸化性雰囲気下で焼結するような方法がある。
【００２９】
上記非酸化性雰囲下としては、真空下又は窒素雰囲気下又はアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下、或いは、水素雰囲気などの還元性雰囲気下が例示される。焼結する際の熱処理の温度は、導電性金属箔から成る負極集電体及び負極活物質の融点以下の温度であることが好ましい。例えば、負極集電体として銅箔を用いた場合には、融点１０８３℃以下であることが好ましい。また、上記のように負極バインダーが完全に分解しない温度で焼結のための熱処理が行われることも負極の集電性を向上させる観点からは好ましいため、更に好ましくは２００〜５００℃以下であり、より更に好ましくは３００〜４５０℃以下である。また、負極の焼結は、大気中などの酸化性雰囲気下で行ってもよいが、この場合、焼結のための熱処理の温度は、３００℃以下であることが好ましい。更に、焼結の方法としては、放電プラズマ焼結法やホットプレス法を用いてもよい。
【００３０】
加えて、本発明のリチウム二次電池の負極において、負極集電体の上に、負極合剤層を形成した後、焼結する前に、この負極合剤層を負極集電体と共に圧延することが好ましい。この圧延により、負極合剤層の充填密度を高めることができるので、負極合剤層の厚みを低減し、且つ、負極活物質粒子間の密着性及び負極合剤層と負極集電体との密着性を高めることができ、これによって、高エネルギー密度且つ充放電サイクル特性に優れた電池を得ることができるからである。
【００３１】
（その他、電池の主要構成に関する事項）
［正極に関する事項］
（ａ）本発明のリチウム二次電池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。このようなリチウム遷移金属複合酸化物としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＣｏ０．５Ｎｉ０．５Ｏ２、ＬｉＮｉ０．３３Ｃｏ０．３３Ｍｎ０．３４Ｏ２などが例示されるが、特に、ＬｉＣｏＯ２と、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＣｏを含み層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物とを好ましく用いることができる。
【００３２】
（ｂ）リチウム遷移金属複合酸化物のＢＥＴ比表面積は３ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。これは、リチウム遷移金属複合酸化物のＢＥＴ比表面積が３ｍ２／ｇを超えると、非水電解質との接触面積が大き過ぎるため、非水電解質との反応性が増加し、非水電解質の分解反応によるガス発生等の副反応が生じ易くなって充放電特性が低下するからである。
【００３３】
（ｃ）リチウム遷移金属複合酸化物の平均粒径（二次粒子の平均粒径）は、２０μｍ以下であることが好ましい。これは、平均粒径が２０μｍを超える場合、リチウム遷移金属複合酸化物粒子内のリチウムの移動距離が大きくなるため、充放電サイクル特性が低下するからである。
【００３４】
（ｄ）本発明のリチウム二次電池の正極においては、正極合剤層中に正極導電剤が含まれていることが好ましい。この正極導電剤としては、公知の様々な導電剤を用いることができ、例えば、導電性の炭素材料を好ましく用いることができ、特には、アセチレンブラックやケッチェンブラックを好ましく用いることができる。
また、正極合剤層の総量に対する正極導電剤の量は、１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。これは、正極合剤層の総量に対する正極導電剤の量が１質量％未満である場合には導電剤の量が少な過ぎるために、正極活物質の周りに十分な導電ネットワークが形成されず、正極合剤層内の集電性が低下し、充放電特性が低下する一方、正極合剤層の総量に対する正極導電剤の量が５質量％を超える場合には、導電剤の量が多すぎるため、導電剤の接着のためにバインダーが消費され、正極活物質粒子間や正極集電体に対する正極活物質の密着性が低下して、正極活物質の脱離が生じやすくなって充放電特性が低下するからである。
【００３５】
（ｅ）正極バインダーとしては、公知の様々なバインダーにおいて、本発明における非水電解質の溶媒に溶解しないものであれば制限なく用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアクリロニトリルなどを好ましく用いることができる。
【００３６】
正極合剤層の総量に対する正極バインダーの量は、１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。これは、正極合剤層の総量に対する正極バインダーの量が１質量％未満である場合には、正極活物質粒子間の接触面積が増えて接触抵抗は低下するが、正極バインダーの量が少な過ぎるために、正極活物質粒子間や正極集電体に対する正極活物質の密着性が低下して、正極活物質の脱離が生じやすくなり、充放電特性が低下する一方、正極合剤層の総量に対する正極バインダーの量が５質量％を超える場合には、正極活物質粒子間や正極集電体に対する正極活物質の密着性は向上するが、正極バインダーの量が多過ぎるために正極活物質粒子間の接触面積が減って接触抵抗が増加し、充放電特性が低下するからである。
【００３７】
（ｆ）正極合剤層の密度は、３．０ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。これは、正極合剤層の密度が３．０ｇ／ｃｍ３以上である場合、正極活物質間の接触面積が増加して、正極合剤層内の集電性が向上するため、優れた充放電特性を得ることができるからである。
【００３８】
［負極に関する事項］
（ａ）負極バインダーとしては、高い機械的強度を有し、更には弾性に優れていることが好ましい。これは、バインダーが優れた機械的特性を有していることにより、リチウムの吸蔵、放出時に、ケイ素負極活物質の体積変化が生じた場合でもバインダーの破壊が生じず、ケイ素活物質の体積変化に追随した負極合剤層の変形が可能となるので、電極内の集電性が保持され、優れた充放電サイクル特性を得ることができるからである。このように高い機械的特性を有したバインダーとしては、ポリイミド樹脂を好ましく用いることができる。また、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂も好ましく用いることができる。
【００３９】
（ｂ）焼結法にて負極を作製する場合には、負極バインダーとしては、熱可塑性であることが特に好ましい。例えば、負極バインダーがガラス転移温度や融点を有する場合、ガラス転移温度や融点より高い温度で負極合剤層を負極集電体表面上に焼結して配置するための熱処理を行うことにより、バインダーが負極活物質粒子や負極集電体と熱融着し、負極活物質粒子間や負極合剤層と負極集電体との密着性が更に大きく向上する。この結果、電極内の集電性を大きく向上し、更に優れた充放電サイクル特性を得ることができるからである。
【００４０】
尚、この場合には、負極バインダーは負極合剤層を負極集電体表面上に焼結して配置するための熱処理後も完全に分解せずに残存しているものが好ましい。これは、熱処理後にバインダーが完全に分解された場合、バインダーによる結着効果が失われてしまうため、電極内の集電性が大きく低下し、劣悪な充放電サイクル特性となってしまうからである。
【００４１】
（ｃ）負極バインダーの量は、負極合剤層の総質量の５％以上５０％以下、負極バインダーの占める体積が負極合剤層の総体積の５％以上５０％以下であることが好ましい。これは、負極バインダー量が合剤層の総質量の５％未満、負極バインダーの占める体積が合剤層の総体積の５％未満である場合には、負極活物質粒子に対して負極バインダー量が少な過ぎるために負極バインダーによる電極内の密着性が不十分となる一方、負極バインダー量が負極合剤層の総質量の５０％を超えたり、負極バインダーの占める体積が負極合剤層の総体積の５０％を超えたりすると、電極内の抵抗が増加するため、初期の充電が困難になるからである。尚、上記負極合剤層の総体積とは、負極合剤層内に含まれる負極活物質や負極バインダーなどの材料それぞれの体積を総和したものであり、負極合剤層内に空隙が存在する場合にはこの空隙が占める体積を含まないものとする。
【００４２】
（ｄ）本発明のリチウム二次電池における負極活物質粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、１００μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは５０μｍ以下、最も好ましくは１５μｍ以下である。これは、粒径の小さい活物質粒子を用いた場合、充放電でのリチウムの吸蔵、放出に伴う活物質粒子の体積の膨張、収縮の絶対量が小さくなるため、充放電時の電極内での活物質粒子間の歪みの絶対量も小さくなる。このため、負極バインダーの破壊が生じ難くなり、電極内の集電性の低下を抑制することができる結果、優れた充放電サイクル特性を得ることができるからである。
【００４３】
（ｅ）本発明のリチウム二次電池における負極活物質粒子の粒度分布は、できる限り狭いことが好ましい。これは、幅広い粒度分布である場合、粒径が大きく異なる負極活物質粒子間において、リチウムの収蔵、放出に伴う体積の膨張、収縮の絶対量に大きな差が存在することになるため、負極合剤層内で歪みが生じる。このため、バインダーの破壊が生じて、電極内の集電性が低下することにより、充放電サイクル特性が低下するからである。
【００４４】
（ｆ）負極集電体としての導電性金属箔は、負極合剤層が配置される面の表面粗さＲａが０．２μｍ以上であることが好ましい。このような表面粗さＲａを有する導電性金属箔を負極集電体として用いることにより、負極集電体の表面凹凸部分に負極バインダーが入り込み、負極バインダーと負極集電体との間にアンカー効果が発現するため、高い密着性が得られる。このため、リチウム吸蔵、放出に伴う活物質粒子の体積の膨張、収縮による負極合剤層の負極集電体からの剥離が抑制されるからである。尚、負極集電体の両面に負極合剤層を配置する場合には、負極集電体の両面の表面粗さＲａが、共に、０．２μｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
また、表面粗さＲａを０．２μｍ以上とするためには、導電性金属箔に粗面化処理を施しても良く、このような粗面化処理としては、めっき法、気相成長法、エッチング法、及び研磨法などが挙げられる。上記めっき法及び気相成長法は、金属箔の表面上に、凹凸を有する薄膜層を形成することにより、表面を粗面化する方法であり、上記めっき法としては、電解めっき法及び無電解めっき法が挙げられ、上記気相成長法としては、スパッタリング法、化学気相成長法、蒸着法などが挙げられる。更に、上記エッチング法としては、物理的エッチングや化学的エッチングによる方法が挙げられ、上記研磨法としては、サンドペーパーによる研磨やブラスト法による研磨などが挙げられる。
【００４６】
上記の表面粗さＲａと局部山頂の平均間隔Ｓは、１００Ｒａ≧Ｓの関係を有することが好ましい。表面粗さＲａ及び局部山頂の平均間隔Ｓは、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４)に定められており、例えば、表面粗さ計により測定することができる。
また、負極集電体としては、例えば、銅、ニッケル、鉄、チタン、コバルト等の金属又はこれらの組み合わせからなる合金の箔が挙げられる。
【００４７】
（ｇ）負極集電体は、高い機械的強度を有していることが特に好ましい。これは、負極集電体が高い機械的強度を有していることにより、リチウムの吸蔵、放出時にケイ素を含む負極活物質の体積変化によって発生する応力が負極集電体に加えられた場合でも、負極集電体が破壊や塑性変形を生じること無くこれを緩和できるため、負極合剤層の負極集電体からの剥離が抑制されて、負極内の集電性が保持され、優れた充放電特性を得ることができるからである。
【００４８】
（ｈ）導電性金属箔から成る負極集電体の厚みは、特に限定されるものではないが、１０μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましい。
また、負極集電体の表面粗さＲａの上限は、特に限定されるものではないが、上記のように負極集電体の厚みが１０〜１００μｍの範囲にあることが好ましいので、実質的には表面粗さＲａの上限は１０μｍ以下である。
【００４９】
（ｉ）負極においては、負極合剤層の厚みをＸとし、負極集電体の厚みをＹとした場合、負極合剤層の厚みＸと、負極集電体の厚みＹと、表面粗さＲａとの間には、５Ｙ≧Ｘ、２５０Ｒａ≧Ｘの関係を有することが好ましい。これは、負極合剤層の厚みＸが５Ｙ又は２５０Ｒａを超える場合、充放電時の負極合剤層の体積の膨張収縮が大きいために負極集電体表面上の凹凸によっては負極合剤層と負極集電体との密着性が保てなくなり負極合剤層の負極集電体からの剥離が生じるからである。
尚、負極合剤層の厚みＸは、特に限定されるものではないが、１０００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。
【００５０】
（ｊ）本発明の負極においては、負極合剤層内に負極導電性粉末を混合してもよい。これは、負極導電性粉末を混合することにより、負極活物質粒子の周囲に負極導電性粉末による導電性ネットワークが形成されるので、電極内の集電性を更に向上させることができるからである。負極導電性粉末としては、上記導電性金属箔から成る負極集電体と同様の材質のものを好ましく用いることができる。具体的には、銅、ニッケル、鉄、チタン、コバルト等の金属又はこれらの組み合わせから成る合金又は混合物が例示され、特に、銅粉末が好ましく用いられる。また、導電性カーボン粉末も好ましく用いることができる。
【００５１】
また、負極導電性粉末の混合量としては、負極活物質と負極導電性粉末との総質量に対する負極導電性粉末の質量の割合が５０％以下であり、負極合剤層の総体積に対する導電性粉末の体積の割合が２０％以下であることが好ましい。これは、負極導電性粉末の混合量が多すぎると負極合剤層内の負極活物質の割合が相対的に少なくなるので、負極の充放電容量が小さくなると共に、負極合剤層内での負極活物質と負極導電剤との総量に対する負極バインダー量の割合が低下するため、負極合剤層の強度が低下し、充放電サイクル特性が低下するからである。
尚、負極導電性粉末の平均粒径は、特に限定されるものではないが、１００μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは５０μｍ以下、最も好ましくは１０μｍ以下である。
【００５２】
［非水電解質に関する事項］
（ａ）非水電解質の溶媒は、特に限定されるものではないが、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、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネートや、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネートや、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類や、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，２−ジオキサン、２−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類や、アセトニトリル等のニトリル類や、ジメチルホルムアミド等のアミド類などを用いることができ、これらを単独又は複数組み合わせて使用することができる。特に環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒を好ましく用いることができる。
【００５３】
（ｂ）非水電解質の溶質としては、特に限定されるものではないが、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６などの化学式ＬｉＸＦｙ（式中、ＸはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、又はＩｎであり、ＸがＰ、Ａｓ又はＳｂのときｙは６であり、ＸがＢ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、又はＩｎのときｙは４である）で表されるものや、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ(ＣＦ３ＳＯ２)２、ＬｉＮ(Ｃ２Ｆ５ＳＯ２)２、ＬｉＮ(ＣＦ３ＳＯ２)（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ(ＣＦ３ＳＯ２)３、ＬｉＣ(Ｃ２Ｆ５ＳＯ２)３、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２などのリチウム化合物を用いることができる。これらの中でも、特にＬｉＰＦ６を好ましく用いることができる。
【００５４】
（ｃ）本発明における非水電解質は、二酸化炭素を溶存していることが好ましい。これは、非水電解質に二酸化炭素が溶存されていることにより、正負極活物質表面でのリチウムの吸蔵、放出反応が円滑に生じ、更に優れた充放電特性を得ることができるからである。
【００５５】
（ｄ）非水電解質としては、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルなどのポリマー電解質に電解液を含浸したゲル状ポリマー電解質や、ＬｉＩ、Ｌｉ３Ｎなどの無機固体電解質が挙げられる。本発明における非水電解質は、リチウムイオン導電性を発現させる溶質としてのリチウム化合物と、これを溶解、保持する溶媒が電池の充放電時あるいは保存時に分解しない限り、制約なく用いることができる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、充放電サイクル特性の低下を抑制しつつ、リチウム二次電池における体積エネルギー密度を飛躍的に向上させることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００５８】
〔正極の作製〕
先ず、出発原料としてＬｉ２ＣＯ３とＣｏＣＯ３とを用い、Ｌｉ：Ｃｏの原子比が１：１となるように両者を秤量して乳鉢で混合した後、空気雰囲気中にて、８００℃で２４時間焼成し、ＬｉＣｏＯ２で表されるリチウムコバルト複合酸化物（リチウム遷移金属複合酸化物）の焼成体を得た。次に、この焼成体を乳鉢で粉砕し、平均粒径約７μｍに調製した。尚、上記ＬｉＣｏＯ２のＢＥＴ比表面積は、０．４９ｍ２／ｇであった。
【００５９】
次いで、正極活物質としての上記ＬｉＣｏＯ２粉末と、正極導電剤としての炭素材料粉末と、正極バインダーとしてのポリフッ化ビニリデンとを、分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドンに加えた後、これらを混練することにより、正極合剤スラリーを作製した。尚、ＬｉＣｏＯ２粉末と炭素材料粉末とポリフッ化ビニリデンとの質量比は９４：３：３とした。
【００６０】
この後、図３に示すように、上記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（長さＬ１が３７７ｍｍ、幅Ｌ２が５０ｍｍ、厚みが１５μｍ）の両面に塗布し、乾燥した後、圧延を行って正極合剤層１１を形成した。尚、正極合剤層１１の表面側の長さＬ５は３４０ｍｍ、裏面側の長さＬ４は２７０ｍｍとした（尚、両正極合剤層１１の長さＬ４、Ｌ５はアルミニウム箔の長さＬ１より短いので、アルミニウム箔の端部には正極集電体露出部１２が形成されることになる）。また、上記正極集電体上に形成された正極合剤層の合剤層量は、５３ｍｇ／ｃｍ２であった。
【００６１】
最後に、上記正極集電体露出部（後に、渦巻電極体の最外周に位置する正極集電体露出部）１２において、左端からの距離Ｌ６が５ｍｍ、上端からの距離Ｌ９が３ｍｍの位置から、正極合剤層１１方向に向けて、巻回方向Ｂと平行に、横長の切り込み（幅Ｌ１０が４ｍｍ、長さＬ８が１５ｍｍ）を形成し、この切り込みを切り起こして正極集電タブ４を形成した。尚、これに伴って、正極集電体露出部１２には、長孔１３が形成されることになる。また、正極の端部から突出する正極集電タブ４の長さＬ７は、切り込みの長さＬ８−左端からの距離Ｌ６で表されるので１０ｍｍである。
【００６２】
〔負極の作製〕
先ず、負極活物質材料としてのケイ素粉末(平均粒径５．５μｍ、純度９９．９％)と、負極バインダーとしての熱可塑性ポリイミド（ガラス転移温度１９０℃、密度１．１ｇ／ｃｍ３）とを、分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン溶液に加えた後、これらを混練することにより、負極合剤スラリーを作製した。尚、ケイ素粉末と、熱可塑性ポリイミドとの質量比は９０：１０とした。
【００６３】
次に、上記負極合剤スラリーを、負極集電体としての、両面が粗面化されたＣｕ−Ｚｒ合金箔（厚みが２５μｍ、表面粗さＲａが１．０μｍ、Ｚｒ含有量が０．０３質量％）の両面に塗布し、更に乾燥を行って負極合剤層１３を形成した。尚、負極集電体上の合剤層量は、５．６ｍｇ／ｃｍ２であった。次いで、得られたものを長方形状（図４において、幅Ｌ１１が５２ｍｍ、長さＬ１２が３９０ｍｍとなるように）に切り抜き、圧延した後、アルゴン雰囲気下、４００℃で１０時間熱処理し、焼結を行なった。
【００６４】
最後に、負極端部近傍の負極合剤層を剥離し、当該部分に横長の切り込みを形成し、この切り込みを切り起こして負極集電タブ５を形成した。尚、横長の切り込みの開始位置は、左端からの距離Ｌ１３が５ｍｍ、下端からの距離Ｌ１５が３ｍｍの位置であり、また、横長の切り込みの幅Ｌ１６が４ｍｍ、長さＬ１４が１５ｍｍである。次いで、この切り込みを切り起こして負極集電タブ５を形成した。更に、上記工程により、負極には長孔１６が形成されることになる。また、負極の端部から突出する負極集電タブ５の長さＬ１７は、切り込みの長さＬ１４−左端からの距離Ｌ１３で表されるので１０ｍｍである。
【００６５】
〔非水電解液の調製〕
先ず、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比３：７で混合した混合溶媒に対し、ＬｉＰＦ６を１モル／リットルの割合で溶解させ、これに二酸化炭素を２５℃で吹き込んで、二酸化炭素を飽和量まで溶存することにより非水電解液を調製した。
【００６６】
〔電池の作製〕
図５に示すように、上記正極１と上記負極２との間に、厚さ２２μｍのポリエチレン多孔質体から成るセパレータ３を挟み込んだものを、巻回開始始端２０（両集電タブ４、５が形成されている側の端部とは反対側の端部）から巻回方向Ｂに、所定の折り曲げ位置で折り曲げて、長さ３５ｍｍ、幅６２ｍｍの扁平型電極体を作製した。尚、このような巻回方法で扁平型電極体を作製しているので、両集電タブ４、５は扁平型電極体の最外周であって、巻回方向Ｂに平行に配置されることになる。また、図５において、Ｓは電極体最外周折り曲げ位置であり、電極体最外周折り曲げ位置Ｓから正極１の端部までの距離Ｌ２３は３２ｍｍ、セパレータ３の端部までの距離Ｌ２２は２４ｍｍ、負極２の端部までの距離Ｌ２１は２２ｍｍとなっている。
最後に、上記扁平型電極体と非水電解液とを常温、常圧のアルゴン雰囲気下でアルミニウムラミネートからなる外装体内に挿入、注液してリチウム二次電池を作製した。
【００６７】
上記リチウム二次電池の具体的な構造は、図１及び図２に示すように、正極１と負極２とがセパレータ３とから成る扁平型電極体１０が、周縁同士がヒートシールされた閉口部７を備えるアルミラミネート外装体６の収納空間内に配置されている構造であり、また、正極集電タブ４と負極集電タブ５とが外方に突出配置されて、二次電池としての充電及び放電が可能な構造となっている。
【実施例】
【００６８】
（実施例１）
実施例１としては、前記発明を実施するための最良の形態で示したリチウム二次電池を用いた。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａ１と称する。
【００６９】
（実施例２）
両集電タブとして、両集電体を切り起こしたものを用いるのではなく、平板状の両集電タブを用意し、これを両集電体に各々取り付けたこと以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
尚、図６に示すように、正極集電タブ４の長さＬ３１は３５ｍｍ、幅Ｌ３２は４ｍｍ、厚さは７０μｍである。また、正極集電タブ４はアルミニウム製の薄板から成り、正極１の上端からの距離Ｌ３３が３ｍｍの位置において、正極１の巻回方向Ｂ（長手方向）と平行となるように正極集電体露出部１２に取り付けられている。上記正極集電タブ４の取り付け方法としては超音波溶着法を用いており、取り付け部分の長さＬ３５は２０ｍｍ、正極１より突出する部分の長さＬ３４は１５ｍｍとなるように構成されている。
【００７０】
一方、図７に示すように、負極集電タブ５の長さＬ４１は３５ｍｍ、幅Ｌ４２は４ｍｍ、厚さは７０μｍである。また、負極集電タブ５はニッケル製の薄板から成り、負極２の下端からの距離Ｌ４３が３ｍｍの位置において、負極２の巻回方向Ｂ（長手方向）と平行となるように負極合剤層剥離部に取り付けられている。上記負極集電タブ５の取り付け方法としてはぐさり法を用いており、取り付け部分の長さＬ４５は２０ｍｍ、負極２より突出する部分の長さＬ４４は１５ｍｍとなるように構成されている。
【００７１】
更に、図８において、電極体最外周折り曲げ位置Ｓから正極１の端部までの距離Ｌ５３は３１ｍｍ、セパレータ３の端部までの距離Ｌ５２は２４ｍｍ、負極２の端部までの距離Ｌ５１は２２ｍｍとなっている。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａ２と称する。
【００７２】
（比較例１）
両集電タブを、正負両極の巻回方向Ｂ（長手方向）と平行な方向ではなく、正負両極の巻回方向Ｂと垂直な方向に設けたこと以外は、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
尚、正極集電タブ４の作製方法は、図９に示すように、前記正極集電体露出部１２において、左端からの距離Ｌ６１が３ｍｍ、上端からの距離Ｌ６４が５ｍｍの位置から、巻回方向Ｂとは垂直な方向に向けて、縦長の切り込み（幅Ｌ６２が４ｍｍ、長さＬ６５が１５ｍｍ）を形成し、この切り込みを切り起こして正極集電タブ４を形成した。尚、正極の端部から突出する正極集電タブ４の長さＬ６３は、切り込みの長さＬ６５−上端からの距離Ｌ６４で表されるので１０ｍｍとなっている。
【００７３】
一方、負極集電タブ５の作製方法は、図１０に示すように、負極端部近傍の負極合剤層を剥離し、当該部分に縦長の切り込みを形成し、この切り込みを切り起こして負極集電タブ５を形成した。ここで、縦長の切り込みの開始位置は、左端からの距離Ｌ７１が１５ｍｍ、上端からの距離Ｌ７４が５ｍｍの位置であり、また、縦長の切り込みの幅Ｌ７２が４ｍｍ、長さＬ７３が１５ｍｍであり、この切り込みを形成した後、この切り込みを切り起こして負極集電タブ５を形成した。更に、上記工程により、負極には長孔１６が形成されることになる。また、負極の端部から突出する負極集電タブ５の長さＬ７５は、切り込みの長さＬ７３−上端からの距離Ｌ７４で表されるので１０ｍｍである。
【００７４】
更に、図１１において、電極体最外周折り曲げ位置Ｓから正極１の端部までの距離Ｌ８２は３２ｍｍ、セパレータ３の端部までの距離Ｌ８１は２４ｍｍ、負極２の端部までの距離Ｌ８０は２２ｍｍとなっている。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Ｚ１と称する。
【００７５】
（比較例２）
両集電タブとして、両集電体を切り起こしたものを用いるのではなく、平板状の両集電タブを用意し、これを両集電体に各々取り付けたこと以外は、比較例１と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
【００７６】
尚、図１２に示すように、正極集電タブ４の長さＬ９２は３５ｍｍ、幅Ｌ９１は４ｍｍ、厚さは７０μｍである。また、正極集電タブ４はアルミニウム製の薄板から成り、正極１の左端からの距離Ｌ９０が３ｍｍの位置において、正極１の巻回方向Ｂ（長手方向）と垂直となるように正極集電体露出部１２に取り付けられている。上記正極集電タブ４の取り付け方法としては超音波溶着法を用いており、取り付け部分の長さＬ９４は２０ｍｍ、正極１より突出する部分の長さＬ９３は１５ｍｍとなるように構成されている。
【００７７】
一方、図１３に示すように、負極集電タブ５の長さＬ１０４は３５ｍｍ、幅Ｌ１０１は４ｍｍ、厚さは７０μｍである。また、負極集電タブ５はニッケル製の薄板から成り、負極２の左端からの距離Ｌ１００が１５ｍｍの位置において、負極２の巻回方向Ｂと垂直となるように負極合剤層剥部に取り付けられている。上記負極集電タブ５の取り付け方法としてはぐさり法を用いており、取り付け部分の長さＬ１０３は２０ｍｍ、負極２より突出する部分の長さＬ１０２は１５ｍｍとなるように構成されている。
【００７８】
更に、図１４において、電極体最外周折り曲げ位置Ｓから正極１の端部までの距離Ｌ１１２は３２ｍｍ、セパレータ３の端部までの距離Ｌ１１１は２４ｍｍ、負極２の端部までの距離Ｌ１１０は２２ｍｍとなっている。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Ｚ２と称する。
【００７９】
（実験）
上記本発明電池Ａ１、Ａ２及び比較電池Ｚ１、Ｚ２について、下記充放電条件で充放電を行って、電池厚み変化量及び充放電サイクル特性（サイクル寿命）を評価したので、その結果を表１に示す。
【００８０】
尚、サイクル寿命は、１サイクル目の放電容量の８０％に達するまでのサイクル数を測定したものである。また、各電池のサイクル寿命は、本発明電池Ａ１のサイクル寿命を１００とした指数で表している。
【００８１】
更に、電池厚み変化量とは、１サイクル目の充放電後と３００サイクル目の充放電後との電池の厚みを測定し、３００サイクル目の充放電後の電池厚みから１サイクル目の充放電後の電池厚みを差し引くことにより算出される量である。また、各電池の厚み変化量は、本発明電池Ａ１の電池厚み変化量を１００とした指数で表している。
【００８２】
［充放電条件］
・充電条件
電流値２００ｍＡで電池電圧４．２Ｖまで定電流充電した後、電池電圧を４．２Ｖに維持したまま電流値が５０ｍＡになるまで定電圧充電するという条件。尚、温度は２５℃である。
・放電条件
電流値２００ｍＡで電池電圧２．７５Ｖまで放電するという条件。尚、温度は２５℃である。
【００８３】
【表１】
2007087842.tif 000003
【００８４】
表１から明らかなように、電極体の最外周部分において正負両極のそれぞれに設けられる両集電タブが巻回方向と平行に形成された本発明電池Ａ１、Ａ２は、両集電タブが巻回方向と垂直に形成された比較電池Ｚ１、Ｚ２と比べてサイクル寿命が略同等のままで、充放電サイクル後の電池厚み増加量が小さくなっていることが認められる。したがって、本発明の構造を備えたリチウム二次電池では、高エネルギー密度且つ優れた充放電サイクル特性が得られていることが分かる。
【００８５】
これは、正極と負極とに、それぞれ、両集電タブが電極体の巻回方向に平行に形成されていることにより、負極合剤層が体積膨張して電極体の両折り曲げ部分が、電極体の中心方向に向けて膨らんでも、電池内部に存在する両集電タブは電極体の中心方向に向けて変形することを防止できる。したがって、両集電タブが捩れようとすることが無いので、両集電タブの存在により電極体の撓みが更に助長されるのを抑制することができるという理由によるものと考えられる。
【００８６】
また、本発明電池Ａ１と本発明電池Ａ２との比較より、両集電タブが電極体の巻回方向に平行に形成されている場合でも、両集電体とは別体の集電タブが集電体上に取り付けられている本発明電池Ａ２の方が、両集電体を切り起こして集電タブが形成されている本発明電池Ａ１に比べ、充放電サイクル後の電池厚み増加量が大きく低減されていることが分かる（この状態を図１５に示す）。
【００８７】
これは、図１５に示すように、両集電体とは別体の集電タブ４、５が取り付けられていると、これら集電タブ４、５が、電極体１０の巻回方向に平行に取り付けられていることと相まって、これら集電タブ４、５の有する機械的強度により、充放電時に生じる電極体１０の波打ち状の撓みを抑制する働きが発現されるという理由によるものと考えられる。
【００８８】
（その他の事項）
（１）上記実施例では、平板状の両集電タブを両集電体に取り付ける場合に、両集電タブの幅は均一となるように構成しているが、このような構造に限定するものではない。例えば、正極集電タブを例にとって説明すると、図１６に示すように、正極集電体露出部１２に取り付ける部分の幅を大きくするような構成であっても良いことは勿論である。
（２）上記実施例では、両集電タブが共に、巻回方向に平行に設けられているが、少なくとも一方の集電タブが巻回方向に平行に設けられていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、例えば携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の移動情報端末の駆動電源のみならず、電気自動車やハイブリッド自動車の車載用電源等の大型電池に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明にかかるリチウム二次電池の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図（充電前）である。
【図３】実施例１のリチウム二次電池に用いる正極（巻回前）の正面図である。
【図４】実施例１のリチウム二次電池に用いる負極（巻回前）の正面図である。
【図５】実施例１のリチウム二次電池に用いる扁平型電極体（巻回前）の正面図である。
【図６】実施例２のリチウム二次電池に用いる正極（巻回前）の正面図である。
【図７】実施例２のリチウム二次電池に用いる負極（巻回前）の正面図である。
【図８】実施例２のリチウム二次電池に用いる扁平型電極体（巻回前）の正面図である。
【図９】比較例１のリチウム二次電池に用いる正極（巻回前）の正面図である。
【図１０】比較例１のリチウム二次電池に用いる負極（巻回前）の正面図である。
【図１１】比較例１のリチウム二次電池に用いる扁平型電極体（巻回前）の正面図である。
【図１２】比較例２のリチウム二次電池に用いる正極（巻回前）の正面図である。
【図１３】比較例２のリチウム二次電池に用いる負極（巻回前）の正面図である。
【図１４】比較例２のリチウム二次電池に用いる扁平型電極体（巻回前）の正面図である。
【図１５】図１のＡ−Ａ線矢視断面図（充電後）である。
【図１６】本発明の変形例を示す正面図である。
【図１７】従来例にかかるリチウム二次電池の正面図である。
【図１８】図１７のＧ−Ｇ線矢視断面図（充電前）である。
【図１９】図１７のＧ−Ｇ線矢視断面図（充電後）である。
【図２０】充電時における集電タブ近傍の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１：正極
２：負極
３：セパレータ
４：正極集電タブ
５：負極集電タブ
６：アルミラミネート外装体
１０：扁平型電極体
【図１】
2007087842.tif 000004
【図２】
2007087842.tif 000005
【図３】
2007087842.tif 000006
【図４】
2007087842.tif 000007
【図５】
2007087842.tif 000008
【図６】
2007087842.tif 000009
【図７】
2007087842.tif 000010
【図８】
2007087842.tif 000011
【図９】
2007087842.tif 000012
【図１０】
2007087842.tif 000013
【図１１】
2007087842.tif 000014
【図１２】
2007087842.tif 000015
【図１３】
2007087842.tif 000016
【図１４】
2007087842.tif 000017
【図１５】
2007087842.tif 000018
【図１６】
2007087842.tif 000019
【図１７】
2007087842.tif 000020
【図１８】
2007087842.tif 000021
【図１９】
2007087842.tif 000022
【図２０】
2007087842.tif 000023