(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板及び帯状の負極板をセパレータを挟んで巻回して形成された巻回群における巻芯部の直径が２ｍｍ以下である電池において、
前記巻回群における最外周の負極集電体に活性物質の未塗布領域を有し、
前記最外周の負極集電体と缶の内壁とが前記未塗布領域に固着した導電性の弾性部材を介して電気的に接触され、且つ、
前記負極集電体の内周側のうち、端部から前記弾性部材の固着部分に相当する部分にかけて活性物質の未塗布領域を有することを特徴とする電池。
【請求項２】
請求項１記載の電池において、
前記巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置から正極リードが取り出されていることを特徴とする電池。
【請求項３】
請求項１記載の電池において、
前記巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置に活性物質の未塗布領域を有し、該未塗布領域に正極リードが固着されていることを特徴とする電池。
【請求項４】
請求項１記載の電池において、
前記缶は、該缶の内壁と前記弾性部材との接触部分に該接触を確実にするためのくぼみがあることを特徴とする電池。
【請求項５】
請求項１記載の電池において、
前記缶は、該缶の内壁と前記弾性部材との接触部分に該接触を確実にするためのビーディング溝があることを特徴とする電池。
【請求項６】
負極シート、正極シート及びセパレータを巻回して巻回群を作製する際に、巻芯部の直径が２ｍｍ以下となるような電池の製造方法において、
前記巻回群における最外周の負極集電体に活性物質の未塗布領域を有し、前記最外周の負極集電体と缶の内壁とが前記未塗布領域に固着した導電性の弾性部材を介して電気的に接触され、且つ、前記負極集電体の内周側のうち、端部から前記弾性部材の固着部分に相当する部分にかけて活性物質の未塗布領域を有して、前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の電池の製造方法において、
前記正極シートのうち、前記巻回群としたときの該巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置に正極リードを貼着して前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の電池の製造方法において、
前記正極シートのうち、前記巻回群としたときの該巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置に活性物質の未塗布領域を形成し、
前記未塗布領域に正極リードを貼着して前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回することを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状の正極板及び帯状の負極板をセパレータを挟んで巻回して形成された極板群を有する電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、円筒状の電池においては、その電池容量の増大化のために、正極板や負極板の改良に加えて、電池缶内の余剰空間を減らすことが行われている。
【０００３】
電池缶内の余剰空間を減らす方法としては、例えばビーディング部（環状溝部）の溝をかしめ加工後につぶす方法（例えば特開平９−５０７９２号公報参照）が提案されている。
【０００４】
この方法は、巻回群が投入された電池缶の開口部近傍に環状溝部を形成した後、該電池缶内に電解液を注液する。その後、ガスケット及び封口部材を組み込み、電池缶の開口部側端部を内方に折り曲げてかしめ処理を行い、このかしめ部分を軸方向に圧縮することによって前記環状溝部に潰し加工を施すものである。
【０００５】
この方法によれば、電池缶の内部容積が有効に増加し、巻回群の高さ及び電解液の量を増加させることができるという効果が得られる。
【０００６】
また、電池缶内の余剰空間を減らす方法としては、上述の方法のほかに、例えば巻回群を物理的に高密度に巻き上げる方法（例えば特開平１０−１２２６５号公報）や負極板を電池缶の内壁に直接接触させる方法（例えば特許２６９５６８４号公報参照）等が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電池缶内の余剰空間を最小限にすることができ、更なる電池容量の増大化を達成させることができる電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池は、帯状の正極板及び帯状の負極板をセパレータを挟んで巻回して形成された巻回群における巻芯部の直径を２ｍｍ以下にして構成する。
【０００９】
これにより、電池缶の内壁面に関する余剰空間だけでなく、巻回群の巻芯部で形成される余剰空間も減らすことができ、電池容量の更なる増大化を達成させることができる。
【００１０】
そして、前記構成において、巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置から正極リードを取り出すことが望ましい。巻芯部の直径が２ｍｍ以下であることから、巻芯部に正極リードを配置する従来からの構成を採用すると、正極リードに良好に湾曲が形成されずその真円度が低下する、あるいは正極リードが変形し、組立工程での正極リードの折曲げや溶接に影響を与えるおそれがあるからである。
【００１１】
また、前記構成において、巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置に活性物質の未塗布領域を設け、該未塗布領域に正極リードを固着するようにしてもよい。この場合、正極板への正極リードの固着を確実に行わせることができる。
【００１２】
また、前記構成において、巻回群における最外周の負極集電体と缶の内壁とを接触させることが好ましい。これは、巻芯部の直径が２ｍｍ以下であることから、巻芯部に抵抗溶接用の溶接棒を挿入することができなくなり、これにより、負極リードの缶底に対する溶接が不可能になるからである。そこで、負極リードをなくし、巻回群における最外周の負極集電体と缶の内壁とを接触させることで導通を図ることが可能となる。
【００１３】
この場合、巻回群における最外周の負極集電体と缶の内壁とを導電性の弾性部材を介して電気的に接触させることが望ましい。巻回群における最外周の負極集電体と缶の内壁との接触は、通常、充電状態では巻回群の膨張により確実になるが、充電前から確実な接触をとる場合には、巻回群の外径を缶の内径とほぼ同等にすることが考えられる。ところが、巻回群の外径を缶の内径に比べて小さくするとき、あるいは製造ばらつきで巻回群の外径が缶の内径に比べて小さくなった場合には、上述の手法では導通が不十分になるおそれがある。
【００１４】
このように、巻回群における最外周の負極集電体と缶の内壁とを接触させる場合は、巻回群の外径と缶の内径により、その接触状態が決まるが、本発明のように、巻回群における最外周の負極集電体と缶の内壁とを導電性の弾性部材を介して電気的に接触させることにより、巻回群の外径が缶の内径に比べて小さくても、確実に導通を図ることができる。
【００１５】
また、前記構成において、缶の内壁と前記負極集電体との接触部分に該接触を確実にするために、缶にくぼみを設けるようにしてもよいし、別のビーディング溝（環状溝部）を設けるようにしてもよい。
【００１６】
また、前記構成において、前記負極集電体の最外周に活性物質の未塗布領域を設け、前記未塗布領域に前記弾性部材を固着するようにしてもよい。この場合、負極集電体への弾性部材の固着を確実に行わせることができる。
【００１７】
また、前記構成において、前記負極集電体の内周側のうち、端部から前記弾性部材の固着部分に相当する部分にかけて活性物質の未塗布領域を設けるようにしてもよい。前記未塗布領域は、電池反応に寄与しない部分であり、該部分に活性物質を形成しないことで、その分、活性物質の体積が減少し、電池反応に寄与する部分を缶内により多く詰め込むことが可能となる。
【００１８】
上述のように、弾性部材を設ける場合においても、缶の内壁と前記弾性部材との接触部分に該接触を確実にするために、缶にくぼみを設けるようにしてもよいし、別のビーディング溝（環状溝部）を設けるようにしてもよい。
【００１９】
次に、本発明に係る電池の製造方法は、負極シート、正極シート及びセパレータを巻回して巻回群を作製する際に、巻芯部の直径が２ｍｍ以下となるように前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回することを特徴とする。
【００２０】
これにより、電池缶の内壁面に関する余剰空間だけでなく、巻回群の巻芯部で形成される余剰空間も減らすことができ、電池容量の更なる増大化を達成させることができる。
【００２１】
この場合、正極シートのうち、前記巻回群としたときの該巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置に正極リードを貼着して前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回するようにしてもよい。
【００２２】
正極シートのうち、前記巻回群としたときの該巻回群の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置に活性物質の未塗布領域を形成し、前記未塗布領域に正極リードを貼着して前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回するようにしてもよい。
【００２３】
前記負極シートに負極リードを貼着せずに、前記巻回群を缶内に挿入した際に、積極的に前記巻回群の最外周の負極集電体と缶の内壁とを接触させるようにしてもよい。
【００２４】
前記缶の内壁と前記負極集電体との接触部分に該接触を確実にするために、前記缶にくぼみを形成する、あるいは別のビーディング溝を形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記方法において、前記負極シートのうち、前記巻回群とした場合に、その最外周に相当する部分に導電性の弾性部材を貼着し、前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回して前記巻回群とし、前記巻回群を缶内に挿入した際に、前記巻回群の最外周の負極集電体と缶の内壁とを前記導電性の弾性部材を介して接触させることが好ましい。
【００２６】
この場合、前記負極シートのうち、前記巻回群とした場合に、その最外周に相当する部分に活性物質の未塗布領域を形成し、前記未塗布領域に前記弾性部材を貼着して前記負極シート、正極シート及びセパレータを巻回するようにしてもよい。
【００２７】
前記負極シートの内周側のうち、端部から前記弾性部材の固着部分に相当する部分にかけて活性物質の未塗布領域を形成するようにしてもよい。
【００２８】
前記缶の内壁と前記弾性部材との接触部分に該接触を確実にするために、前記缶にくぼみを形成する、あるいは別のビーディング溝を形成するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電池及びその製造方法を例えば円筒状の電池に適用した実施の形態例（以下、単に実施の形態に係る電池と記す）を図１〜図４を参照しながら説明する。
【００３０】
本実施の形態に係る電池１０は、図１に示すように、有底円筒形状を有する電池缶１２と、この電池缶１２内にリチウム塩を含む非水電解液１４と共に封入される巻回群１６及び封口体１８とを備える。封口体１８は、ガスケット３０を介して電池缶１２の開口１２ａ側の端部に固定されている。
【００３１】
巻回群１６は、図２に示すように、リチウム含有金属酸化物を主体とした層を有する帯状の正極板２０と、負極材料を主体とした合剤層とその合剤層上にリチウムを主体とした金属材料が重ね合わされた帯状の負極板２２が帯状の外側セパレータ２４及び内側セパレータ２６を介して巻回されて構成されている。
【００３２】
電池缶１２には、開口１２ａの近傍に位置して環状溝部３２が形成されている。この電池缶１２内には、巻回群１６に対して下部絶縁板３４と上部絶縁板３６とが配設されている。
【００３３】
そして、この実施の形態に係る電池１０は、図２に示すように、巻回群１６における巻芯部（空間）４０の直径Ｄが２ｍｍ以下となっている。この巻回群１６を作る場合には、直径が２ｍｍ以下の巻軸を使用して正極板２０、負極板２２並びにセパレータ２４及び２６を巻回して巻回群１６を作製する、あるいは、複数のタッチローラによりサーフェイス巻回して前記巻回群１６を作製すればよい。巻回群１６の巻回状態が容易に外れないように外側セパレータ２４には巻止めテープ４２が貼着される。
【００３４】
巻回群１６を構成する正極板２０、負極板２２、外側セパレータ２４及び内側セパレータ２６の長さ関係は、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、内側セパレータ２６が最も長く、次いで外側セパレータ２４で、その次が負極板２２であり、正極板２０が最も短く設定されている。
【００３５】
そして、これら正極板２０、負極板２２、外側セパレータ２４及び内側セパレータ２６を巻回する場合は、その巻回の開始位置（巻回群１６の内周端の相当）Ｐ１に外側セパレータ２４と内側セパレータ２６の各一端部が位置し、前記開始位置Ｐ１からＬａだけ進んだ巻回途中の位置Ｐ２に負極板２２の一端部が位置し、前記開始位置Ｐ１からＬｂ（＞Ｌａ）だけ進んだ巻回途中の位置Ｐ３に正極板２０の一端部が位置するようになっている。
【００３６】
また、巻回の終端位置（巻回群の外周端の相当）Ｐ４には内側セパレータ２６の他端部が位置し、前記終端位置Ｐ４からＬｃだけ内周側に戻った巻回途中の位置Ｐ５に負極板２２の他端部が位置し、前記終端位置Ｐ４からＬｄ（＞Ｌｃ）だけ戻った巻回途中の位置Ｐ６に外側セパレータ２４の他端部と正極板２０の他端部がほぼ同じように位置するようになっている。
【００３７】
従って、負極板２２のうち、正極板２０と対向しない部分（前記負極板２２の他端部から正極板２０の他端部までの部分）と、缶の内壁面に対向する部分は電池反応に寄与しない部分となる。
【００３８】
また、正極板２０は、巻回群１６とした場合に、該巻回群１６の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置であって、その外周側に活性物質の未塗布領域５０（図３Ｃ参照）が設けられ、該未塗布領域５０に正極リード５２が固着されている。この固着は超音波溶接やかしめ処理によって行うことができる。この場合、正極リード５２を保護するために樹脂製のテープ５４を前記未塗布領域５０に貼着することが望ましい。この正極リード５２は、図４に示すように、上部絶縁板３６に設けられた開口５６を通じて電池缶１２の開口１２ａ側に延在すると共に、封口体１８（図１参照）に溶接される。
【００３９】
また、前記正極板２０は、巻回群１６とした場合に、その内周側の内端から所定の範囲にわたって負極板２２と対向しない部分があり、この部分にも活性物質の未塗布領域５８（図３Ｃ参照）が設けられている。
【００４０】
一方、負極板２２は、図３Ｄに示すように、その他端部から外側の電池反応に寄与しない部分（電池缶１２の内壁面と対向する部分）に活性物質の未塗布領域６０が設けられ、該未塗布領域６０に銅箔等の導電性の弾性部材６２が固着されている。この固着は超音波溶接等を用いることができる。更に、この負極板２２は、その他端部から内側の電池反応に寄与しない部分（正極板２０と対向しない部分）に活性物質の未塗布領域６４が設けられている。
【００４１】
そして、図２及び図４に示すように、この巻回群１６を電池缶１２内に投入することによって、負極板２２に固着された弾性部材６２が直接電池缶１２の内壁面に接触することとなる。即ち、この弾性部材６２は負極リードとして機能することになる。
【００４２】
この実施の形態に係る電池１０を組み立てる場合は、電池缶１２の缶底に下部絶縁板３４を載置した後、巻回群１６の上端面に上部絶縁板３６を載置した状態で巻回群１６を電池缶１２内に挿入する。
【００４３】
その後、通常は、負極リードと缶底との溶接を行って負極集電体と電池缶１２との導通を図るようにしているが、本実施の形態では、負極集電体と電池缶１２の内壁面とを導電性の弾性部材６２で電気的に接触させるようにしているため、巻回群１６を電池缶１２内に挿入するだけで負極集電体と電池缶１２との導通が図れ、溶接工程の省略を実現させることができる。
【００４４】
電池缶１２内への巻回群１６の挿入が終了した段階で、電池缶１２の開口１２ａ近傍に環状溝部３２を形成し、更に、電池缶１２内に電解液１４を注液する。その後、正極リード５２と封口体１８との溶接を行った後、正極リード５２の折り込みと封口体１８の装着を行い、次いで、電池缶１２の開口１２ａ側端部を内方に折り曲げてかしめ処理を行うことで本実施の形態に係る電池１０が完成する。
【００４５】
このように、本実施の形態に係る電池１０においては、巻回群１６における巻芯部４０の直径Ｄを２ｍｍ以下にしたので、電池缶１２の内壁面に関する余剰空間だけでなく、巻回群１６の巻芯部４０で形成される余剰空間も減らすことができ、電池容量の更なる増大化を達成させることができる。
【００４６】
ところで、巻芯部４０の直径Ｄが２ｍｍ以下であることから、巻芯部４０に正極リード５２を配置する従来からの構成を採用すると、正極リード５２に良好に湾曲が形成されずその真円度が低下する、あるいは正極リード５２が変形し、組立工程での正極リード５２の折曲げや溶接に影響を与えるおそれがある。
【００４７】
しかし、本実施の形態においては、巻回群１６の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置から正極リード５２を取り出すようにしているため、上述のような不都合は生じない。しかも、巻回群１６の中心からその半径２ｍｍ以上外周寄りに相当する位置に活性物質の未塗布領域５０を設け、該未塗布領域５０に正極リード５２を固着するようにしているため、正極板２０への正極リード５２の固着を確実に行わせることができる。
【００４８】
また、巻芯部４０の直径Ｄが２ｍｍ以下であると、巻芯部４０に抵抗溶接用の溶接棒を挿入することができなくなり、これにより、負極リードの缶底に対する溶接が不可能になるおそれがある。
【００４９】
しかし、本実施の形態においては、負極リードをなくし、巻回群１６における最外周の負極集電体と電池缶１２の内壁面とを導電性の弾性部材６２を介して電気的に接触させるようにしたので、負極集電体と電池缶１２との導通を図ることが可能となり、負極リードを缶底に溶接する必要がなくなる。
【００５０】
ところで、巻回群１６における最外周の負極集電体と電池缶１２の内壁との接触は、通常、充電状態では巻回群１６の膨張により確実になるが、充電前から確実な接触をとる場合には、巻回群１６の外径を電池缶１２の内径とほぼ同等にすることが考えられる。しかし、巻回群１６の外径を電池缶１２の内径に比べて小さくするとき、あるいは製造ばらつきで巻回群１６の外径が電池缶１２の内径に比べて小さくなった場合には、上述の手法では導通が不十分になるおそれがある。
【００５１】
つまり、巻回群１６における最外周の負極集電体と電池缶１２の内壁とを接触させる場合は、巻回群１６の外径と電池缶１２の内径により、その接触状態が決まることになるが、本実施の形態のように、巻回群１６における最外周の負極集電体と電池缶１２の内壁面とを導電性の弾性部材６２を介して電気的に接触させることにより、巻回群１６の外径が電池缶１２の内径に比べて小さくても、確実に導通を図ることができる。
【００５２】
なお、負極集電体と電池缶１２の内壁面との導通を確実にするために、電池缶１２にくぼみを設けるようにしてもよいし、別のビーディング溝（環状溝部）を設けるようにしてもよい。この場合、弾性部材６２が位置する部分に前記くぼみやビーディング溝を形成するようにしてもよいし、弾性部材６２が位置しない部分に前記くぼみやビーディング溝を形成するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、負極集電体の最外周に活性物質の未塗布領域６０を設け、該未塗布領域６０に弾性部材６２を固着するようにしたので、負極集電体への弾性部材６２の固着を確実に行わせることができる。
【００５４】
しかも、本実施の形態では、負極集電体の内周側のうち、負極板２２の他端部から弾性部材６２の固着部分に相当する部分にかけて活性物質の未塗布領域６４を設けるようにしている。これら未塗布領域６０及び６４は、電池反応に寄与しない部分であり、該部分に活性物質を形成しないことで、その分、活性物質の体積が減少し、電池反応に寄与する部分を電池缶１２内により多く詰め込むことが可能となる。
【００５５】
なお、この発明に係る電池及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電池及びその製造方法によれば、電池缶内の余剰空間を最小限にすることができ、更なる電池容量の増大化を達成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電池の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態に係る電池の概略構成を示す横断面図である。
【図３】図３Ａは内側セパレータを示す説明図であり、図３Ｂは外側セパレータを示す説明図であり、図３Ｃは正極板を示す説明図であり、図３Ｄは負極板を示す説明図である。
【図４】本実施の形態に係る電池の巻回群を示す透視図である。
【符号の説明】
１０…電池                            １２…電池缶
１６…巻回群                          ２０…正極板
２２…負極板                          ２４…外側セパレータ
２６…内側セパレータ                  ４０…巻芯部（空間）
５０、５８、６０、６４…未塗布領域    ５２…正極リード
６２…弾性部材
【図１】
0003948121.tif 000002
【図２】
0003948121.tif 000003
【図３】
0003948121.tif 000004
【図４】
0003948121.tif 000005