(57)【要約】【課題】それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回してなる電極体を備えた巻回型電池において、正極及び負極の短手方向の端部での短絡発生を防止可能なセパレータを、製造が容易な構成によって実現する。【解決手段】巻回型電池は、それぞれ帯状に形成された正極（３１）、負極（３２）及びセパレータ（３３）を重ね合わせた状態で巻回することにより構成される電極体（３０）を備える。セパレータ（３３）は、正極（３１）及び負極（３２）のそれぞれに対し、厚み方向に重ね合されるように配置される。正極（３１）の端部にエッジを保護する樹脂テープを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回することにより構成される電極体を備え、
前記セパレータは、前記正極及び前記負極のそれぞれに対し、厚み方向に重ね合されるように配置されていて、
少なくとも前記電極体の最外周部となる前記正極の端部には樹脂テープが貼り付けられていることを特徴とする巻回型電池。
【請求項２】
請求項１に記載の巻回型電池において、
前記樹脂テープが前記正極の端部全周に亘って貼り付けられていることを特徴とする巻回型電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載の巻回型電池において、
前記樹脂テープの材料がポリプロピレンであることを特徴とする巻回型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回してなる電極体を備えた巻回型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回してなる電極体を備えた巻回型電池が知られている。このような巻回型電池では、例えば特許文献１に開示されるように、正極及び負極に対し、それぞれ、正極と電極との間で短絡が生じるのを防止するためのセパレータが重ねられるように配置されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１の構成では、セパレータは、正極及び負極のそれぞれに対し、厚み方向に重ね合されるように配置されていて、セパレータの少なくとも一つは、短手方向の両端部のうち少なくとも一方が該短手方向に折り曲げられた折曲部を有し、前記折曲部は、前記正極及び前記負極の短手方向の端部に厚み方向に重なるように位置付けられる。
【０００４】
これにより、正極及び負極の短手方向の端部は、セパレータ複数枚分からなる折曲部によって、他の部材に対して電気的に絶縁されるため、電池が衝撃等を受けた場合でも、前記端部での短絡発生を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−３８７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１の構成の場合、セパレータを２枚重ねており、セパレータを重ねない場合と比較すると強度は２倍になるが、電池の高容量化に伴い、セパレータの厚みが薄くなっていることから、強度が弱い。また、セパレータは多孔膜であるため、セパレータを２枚重ねたとしても樹脂テープなどと比べると、強度が弱い。
【０００７】
そのため、パチンコ玉のような小球でセルを強く押しつぶすような場合、特に電極端にあたる箇所をピンポイントで圧縮された場合は、電極平坦部での圧縮と比べて短絡に必要な荷重は小さくなるため、短絡の発生が起きやすい。更には、落下試験などのように衝撃を受けたときや、セルを縦圧壊させて捲回体をＵ字状にした場合など、セル全体に大きな衝撃が加わる場合なども、短絡が発生する可能性がある。これら短絡が発生する原因は、電極エッジがセパレータを裂くようにして突き破るためである。また、異常温度までセルが加熱された場合も同様に、セパレータが収縮をするため、短絡の可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回してなる電極体を備えた巻回型電池において、正極及び負極の端部での短絡発生を、容易な構成によって抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る巻回型電池は、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回することにより構成される電極体を備え、前記正極は、前記電極体の最外周の正極エッジ部分にテープを貼りつけられており、該テープは電極表面から裏面にかけて、電極端で折り返し電極切断面を覆うようにして貼り付ける。（第１の構成）。
【００１０】
以上の構成では、正極のエッジに設けられたテープにより、エッジ部分やエッジのバリ等から保護されるため、エッジやバリによってセパレータを突き破ることがないため、短絡を防止することが可能となる。すなわち、正極の端部がセパレータよりも強度のあるテープで保護されることにより、電池が衝撃等を受けた場合でも、前記端部での短絡発生をより確実に防止できる。
【００１１】
しかも、正極のエッジにテープを貼り付けているので、異常温度までセルが加熱され、セパレータが収縮したとしても、正極と負極の短絡を防止することができる。
【００１２】
前記第１の構成において、さらに、テープは電極端全周に貼り付けるのが好ましい（第２の構成）。
【００１３】
この構成により、捲回体全体に亘ってエッジのバリ等から保護されるため、セル全体に大きな衝撃が加わる場合などでも、電極体の外周から内周に亘ってセパレータの長手方向の端部が保護されるため、安全性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る巻回型電池によれば、正極エッジにテープが貼りつけられており、該テープは電極表面から裏面にかけて、電極端で折り返し電極切断面を覆うようにして貼り付ける。正極エッジやバリが保護されるため、球圧壊試験や落下試験などのような局所的に衝撃を受ける場合であっても、セパレータがエッジやバリによる破損等を防止することが可能となり、短絡の発生を抑制することができる。
【００１５】
更に、万が一セパレータを突き破った場合においても、テープで保護しているので短絡は発生しない。
【００１６】
更に、振動衝撃が加わると、活材が剥がれ落ちることもあるが、テープを貼っているので剥がれ落ちることは無い。
【００１７】
更に、異常温度までセルが加熱された場合、セパレータは収縮をするが、電極端にテープを貼っているためセパレータが収縮しても短絡は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る巻回型電池の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、電極体の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施例１における正極エッジにテープを貼り付けた模式図である。
【図５】図５は、実施例２における正極エッジにテープを貼り付けた模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２０】
＜発明の実施形態＞
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る巻回型電池１の概略構成を示す斜視図である。この巻回型電池１は、有底筒状の外装缶１０と、該外装缶１０の開口を覆う蓋板２０と、該外装缶１０内に収納される電極体３０とを備える。外装缶１０に蓋板２０を取り付けることによって、内部に空間を有する柱状の電池ケース２が構成される。なお、この電池ケース２内には、電極体３０以外に、非水電解液（以下、単に電解液という）も封入されている。
【００２１】
外装缶１０は、アルミニウム合金製の有底筒状部材であり、蓋板２０とともに電池ケース２を構成する。外装缶１０は、図１に示すように、長方形の短辺側が円弧状に形成された底面１１を有する有底筒状の部材である。詳しくは、外装缶１０は、底面１１と、滑らかな曲面を有する扁平筒状の側壁１２とを備える。すなわち、外装缶１０は、底面１１の短辺方向に対応する厚み方向の寸法が、底面１１の長辺方向に対応する幅方向よりも小さくなる（例えば、厚みが幅の１／１０程度になる）ように、扁平形状に形成されている。また、この外装缶１０は、後述するように正極リード３４に接続される蓋板２０と接合されているため、巻回型電池１の正極端子も兼ねている。
【００２２】
蓋板２０は、外装缶１０の開口部を覆うように、該外装缶１０の開口部に溶接によって接合されている。これにより、蓋板２０によって、電池ケース２の上面が形成される。蓋板２０は、外装缶１０と同様、アルミニウム合金製の部材からなり、該外装缶１０の開口部の内側に嵌合可能なように長方形の短辺側が円弧状に形成されている。
【００２３】
図２に示すように、蓋板２０には、その長手方向の中央部分に貫通孔が形成されている。この貫通孔内には、ポリプロピレン製の絶縁パッキング２１及びステンレス鋼製の負極端子２２が挿通されている。具体的には、概略柱状の負極端子２２が挿通された概略円筒状の絶縁パッキング２１が前記貫通孔の周縁部に嵌合されている。負極端子２２は、円柱状の軸部の両端に平面部がそれぞれ一体形成された構成を有する。負極端子２２は、平面部が外部に露出する一方、該軸部が絶縁パッキング２１内に位置付けられるように、該絶縁パッキング２１に対して配置されている。この負極端子２２には、ステンレス鋼製のリード板２７が接続されている。これにより、負極端子２２は、リード板２７及び後述する負極リード３５を介して、電極体３０の負極３２に電気的に接続されている。なお、リード板２７と蓋板２０との間には、絶縁体２６が配置されている。
【００２４】
蓋板２０に取り付けられた負極端子２２と、電極体３０との間には、絶縁板３６が配置されている。この絶縁板３６によって、負極端子２２と電極体３０との間で短絡が生じるのを防止できる。
【００２５】
蓋板２０には、負極端子２２と並んで電解液の注入口２４が形成されている。注入口２４は、平面視で略円形状に形成されている。また、注入口２４は、蓋板２０の厚み方向に径が２段階で変化するように小径部及び大径部を有している。この注入口２４は、該注入口２４の径の変化に対応して段状に形成された封止栓２５によって封止されている。そして、封止栓２５と注入口２４の周縁部との間に隙間が生じないように、該封止栓２５の大径部側の外周部と注入口２４の周縁部とはレーザー溶接によって接合されている。
【００２６】
（電極体）
電極体３０は、それぞれ帯状に形成された正極３１及び負極３２を、両者の間及び該正極３１の下側にセパレータ３３がそれぞれ位置するように重ね合わせた状態で、図３に示すように渦巻状に巻回することによって形成された巻回電極体である。電極体３０は、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を重ね合わせた状態で巻回した後、押しつぶして扁平状に形成される。すなわち、電極体３０は、軸方向に延びる円柱状の巻回体を押し潰して扁平状にすることにより得られる。
【００２７】
ここで、図２では、電極体３０の外周側の数層分しか図示していない。しかしながら、この図２では電極体３０の内周側部分の図示を省略しているだけであり、当然のことながら、電極体３０の内周側にも正極３１、負極３２及びセパレータ３３が存在する。
【００２８】
正極３１は、正極活物質を含有する正極活物質層を、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、正極３１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ２Ｏ４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限られない。
【００２９】
負極３２は、負極活物質を含有する負極活物質層を、銅等の金属箔製の負極集電体の両面にそれぞれ設けたものである。詳しくは、負極３２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限られない。
【００３０】
また、正極３１には、正極集電体において正極活物質層が形成されていない部分に正極リード３４が接続されている。一方、負極３２には、負極集電体において負極活物質層が形成されていない部分に負極リード３５が接続されている。正極リード３４及び負極リード３５は、帯状の正極３１及び負極３２に対して、それらの短手方向に延びるように接続されている。すなわち、正極リード３４及び負極リード３５は、正極３１及び負極３２の短手方向外方に向かって引き出されている。図２に示すように、正極リード３４の先端側は、蓋板２０に接続されている。一方、負極リード３５の先端側は、既述のリード板２７を介して負極端子２２に電気的に接続されている。
【００３１】
セパレータ３３は、例えばポリオレフィンなどの樹脂材料からなる多孔質フィルムである。セパレータ３３は、正極３１及び負極３２と同様、帯状に形成されている。
【００３２】
正極エッジ保護部４１は、樹脂テープで正極エッジを覆うように表面側から裏面側に折り返して形成される。上述のような正極エッジ保護部４１を設けることで、正極エッジやバリによってセパレータが破損することを防止し、正極３１及び負極３２の短手方向および長手方向の端部をより確実に電気的に絶縁することができる。
【００３３】
＜実施例１＞
本実施形態１では、図４に示すように、電極体３０の最外周部分となる正極のエッジ部分を覆うように、総厚３０μｍのポリプロピレンテープを貼り付け、総厚１５μｍのセパレータを用いて図３に示す電極体を構成し、寸法が厚み５．２ｍｍ、幅４２．１ｍｍ、高さ８１．３ｍｍのアルミ合金製の外装缶に挿入し、捲回型電池を作成した。
【００３４】
＜実施例２＞
図５に、実施形態２に係る正極のエッジ部分のテープの貼り付け位置を示す。具体的には、図５に示すように、電極体３０の全周に亘って貼り付けられる。それ以外は実施例１と同様に捲回型電池を作成した。
【００３５】
＜比較例１＞
正極エッジにテープを貼り付けず、セパレータの総厚が１２μｍのものを用いた以外は実施例１と同様に捲回型電池を作成した。
【００３６】
＜比較例２＞
セパレータの厚みを１５μｍとした以外は比較例１と同様に捲回型電池を作成した。
【００３７】
＜比較例３＞
セパレータを折り返して、正極及び負極のエッジを保護した以外比較例２と同様に捲回型電池を作成した。
【００３８】
＜比較例４＞
セパレータを２回折り返して、正極及び負極のエッジを保護した以外比較例２と同様に捲回型電池を作成した。
【００３９】
（球圧縮試験）
前記実施例１、２及び比較例１〜４で作成した捲回電池を、捲回体の上端(負極スリットエッジ上)、幅方向は、中心から７．５ｍｍの位置を狙ってφ６ｍｍの鉄球を用いて０．７ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮し、短絡が発生した荷重を測定した。結果を表１に示す。表１の結果から、実施例の捲回電池は比較例の捲回電池に比べ、短絡の発生する荷重が大幅に上昇していることが分かる。
【００４０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、正極、負極及びセパレータを巻回してなる電極体を備えた巻回型電池に利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：巻回型電池、２：電池ケース、１０：外装缶、１１：底面、１２：側壁、２０：蓋板、２１：絶縁パッキング、２２：負極端子、２４：注入孔、２５：封止栓、２６：絶縁体、２７：リード板、３０：電極体、３１：正極、３２：負極、３３：セパレータ、３４：正極リード、３５：負極リード、３６絶縁板、４１：正極エッジ保護部
【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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