(57)【要約】【課題】電極体が発熱した場合に、セパレータのシャットダウン機能により、電池を流れる電流のシャットダウンの開始から完了までの時間を短くできる電池を提供すること。【解決手段】電池１は、第１電極板２１及び第２電極板３１のうち少なくともいずれかは、活物質層２３のうち、電極体２０の電極体端部２０ｂに位置する活物質層端部２３ｂの単位面積当たりの重量Ｍｂが、電極体２０の電極体中央部２０ａに位置する活物質層中央部２３ａの単位面積当たりの重量Ｍａに比べて大きく、かつ、集電箔２２の活物質層２３が形成された活物質層形成部２２ｎのうち、電極体端部２０ｂに位置する集電箔端部２２ｎｂの単位面積当たりの重量Ｍｄが、電極体中央部２０ａに位置する集電箔中央部２２ｎａの単位面積当たりの重量Ｍｃに比べて小さい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極板及び第２電極板がシャットダウン機能を有する樹脂製多孔質膜からなるセパレータを介して互いに重なる電極体を備える電池であって、
上記第１電極板及び上記第２電極板のうち、少なくともいずれかの電極板は、集電箔と、この集電箔上に形成された活物質層とを有し、
上記活物質層のうち、上記電極体の電極体端部に位置する活物質層端部の単位面積当たりの重量Ｍｂが、上記電極体の電極体中央部に位置する活物質層中央部の単位面積当たりの重量Ｍａに比べて大きく（Ｍｂ＞Ｍａ）、かつ、
上記集電箔の上記活物質層が形成された活物質層形成部のうち、上記電極体端部に位置する集電箔端部の単位面積当たりの重量Ｍｄが、上記電極体中央部に位置する集電箔中央部の単位面積当たりの重量Ｍｃに比べて小さい（Ｍｄ＜Ｍｃ）
電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１電極板及び第２電極板がシャットダウン機能を有する樹脂製多孔質膜からなるセパレータを介して互いに重なる電極体を備える電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
集電箔上に活物質層が形成された正負の電極板をセパレータを介して重ねた電極体を備える電池が知られている。この電極体としては、帯状の正極板及び帯状の負極板を帯状の一対のセパレータと交互に重ねて、軸線周りに円筒状または扁平状に捲回した捲回型の電極体や、各々所定形状（例えば矩形状など）をなす複数の正極板及び負極板をセパレータを介して交互に複数積層した積層型の電極体が挙げられる。例えば特許文献１に、円筒状捲回型の電極体を備える電池が開示されている。なお、この特許文献１の電池では、負極板の負極活物質層の幅方向両端部における密度が、負極活物質層の幅方向中央部における密度よりも大きくされている（特許文献１の特許請求の範囲等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０９４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の電池を含む従来の電池では、電極体の電極体端部は、電極体端部に接続された端子部材などを通じて放熱され易いため、電極体中央部に比べて温度が低くなりがちである。このため、過充電などによって電極体が発熱した場合、電極体中央部は温度が上がり易く、電極体中央部では、セパレータが溶融して微細孔が閉じるシャットダウン機能により、早期に電流が流れるのを止める。一方、電極体端部では、上述のように温度が上がり難く、電極体中央部に比べてシャットダウン機能の発現が遅れがちになる。かくして、電極体全体で見ると、セパレータのシャットダウン機能により電流を止めるのに時間（電流シャットダウンの開始から完了までの時間）が長く掛かっていた。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、過充電等によって電極体が発熱した場合に、セパレータのシャットダウン機能により、電池を流れる電流のシャットダウンの開始から完了までの時間を短くできる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】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、第１電極板及び第２電極板がシャットダウン機能を有する樹脂製多孔質膜からなるセパレータを介して互いに重なる電極体を備える電池であって、上記第１電極板及び上記第２電極板のうち、少なくともいずれかの電極板は、集電箔と、この集電箔上に形成された活物質層とを有し、上記活物質層のうち、上記電極体の電極体端部に位置する活物質層端部の単位面積当たりの重量Ｍｂが、上記電極体の電極体中央部に位置する活物質層中央部の単位面積当たりの重量Ｍａに比べて大きく（Ｍｂ＞Ｍａ）、かつ、上記集電箔の上記活物質層が形成された活物質層形成部のうち、上記電極体端部に位置する集電箔端部の単位面積当たりの重量Ｍｄが、上記電極体中央部に位置する集電箔中央部の単位面積当たりの重量Ｍｃに比べて小さい（Ｍｄ＜Ｍｃ）電池である。
【０００７】
上述の電池では、第１電極板及び第２電極板の少なくともいずれかの電極板では、その活物質層について、前述の活物質層端部の単位面積当たりの重量Ｍｂを、活物質層中央部の単位面積当たりの重量Ｍａに比べて大きくしている（Ｍｂ＞Ｍａ）。これにより、活物質層端部の発熱量が増加するので、電極体の電極体端部において温度が上がり易くなる。
加えて、この電極板では、その集電箔の活物質層形成部について、前述の集電箔端部の単位面積当たりの重量Ｍｄを、集電箔中央部の単位面積当たりの重量Ｍｃに比べて小さくしている（Ｍｄ＜Ｍｃ）。これにより、集電箔の面方向（拡がり方向）の熱伝導を集電箔中央部よりも集電箔端部で抑制できるので、集電箔端部の熱が、集電箔を面方向に伝わって端子部材等から逃げることが抑制される。従って、この点でも、電極体端部において温度が上がり易くなる。
【０００８】
かくして、この電池では、過充電等によって電極体が発熱した場合に、電極体中央部の温度が上がるほか、電極体端部の温度も上がり易いため、電極体中央部でのセパレータのシャットダウン機能の発現に対して、電極体端部でのセパレータのシャットダウン機能の発現の遅れが抑制される。従って、電流シャットダウンの開始から完了までの時間を短くできる。
【０００９】
なお、「シャットダウン機能」とは、セパレータがシャットダウン温度に達したときに、セパレータをなす樹脂が溶融してセパレータの微細孔を閉孔し、セパレータを通じた第１電極板と第２電極板との間のイオンの移動を制限することにより、電池に流れる電流を遮断する機能をいう。
【００１０】
「電極体」としては、例えば、帯状の第１電極板（例えば正極板）及び帯状の第２電極板（例えば負極板）を帯状の一対のセパレータと交互に重ねて、軸線周りに円筒状または扁平状に捲回した捲回型の電極体が挙げられる。この捲回型電極体では、電極体のうち軸線方向の両端部が、前述の電極体端部に該当し、電極体のうち両端部の間の部位が、前述の電極体中央部に該当する。
また、電極体としては、各々所定形状（例えば矩形状など）をなす複数の第１電極板（例えば正極板）及び第２電極板（例えば負極板）をセパレータを介して交互に複数積層した積層型の電極体も挙げられる。この積層型電極体では、電極体のうち積層方向に直交する方向の周囲部が、前述の電極体端部に該当し、電極体のうち周囲部に囲まれた内側の部位が、前述の電極体中央部に該当する。
【００１１】
「電極板」としては、集電箔上に活物質層を形成した部位のほかに、活物質層が形成されずに集電箔が厚み方向に露出した部位を有する形態の電極板が挙げられる。
「Ｍｂ＞Ｍａを満たす活物質層」としては、例えば、活物質層中央部よりも活物質層端部で厚みを厚くした活物質層が挙げられる。また、後述するように、集電箔中央部よりも集電箔端部に多くの貫通孔或いは大きな貫通孔を設けた集電箔を用いて、集電箔の主面上に活物質層を形成すると共に、貫通孔内にも活物質を充填することにより、活物質層中央部よりも活物質層端部で単位面積当たりの重量を大きくした活物質層も挙げられる。
「Ｍｄ＜Ｍｃを満たす集電箔」としては、例えば、集電箔中央部よりも集電箔端部で厚みを薄くした集電箔が挙げられる。また、集電箔中央部よりも集電箔端部に多くの貫通孔或いは大きな貫通孔を設ける、或いは、集電箔中央部には貫通孔を設けずに集電箔端部にのみ貫通孔を設けることにより、集電箔中央部よりも集電箔端部で単位面積当たりの重量を小さくした集電箔が挙げられる。
【００１２】
更に、上記の電池であって、前記電極板の前記活物質層を有する電極部のうち、前記電極体中央部に位置する電極板中央部の厚みＴａと前記電極体端部に位置する電極板端部の厚みＴｂとの比Ｔａ／Ｔｂが、０．９５≦Ｔａ／Ｔｂ≦１．０５である電池とするのが好ましい。
【００１３】
上述の電池では、前述のように、電極板の活物質層がＭｂ＞Ｍａを満たし、かつ、集電箔がＭｄ＜Ｍｃが満たす形態であるのに加えて、電極板中央部と電極板端部とで厚みの差が小さい（０．９５≦Ｔａ／Ｔｂ≦１．０５）。このため、第１電極板、第２電極板及びセパレータを用いて電極体を形成する際に、巻きズレや位置ズレが生じ難く、電極体の形成が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る電池の斜視図である。
【図２】実施形態１に係る電池を電池厚み方向に直交する（電池横方向及び電池縦方向に沿う）平面で切断した電池の縦断面図である。
【図３】実施形態１に係る電極体の斜視図である。
【図４】実施形態１に係り、正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねた状態を示す、電極体の展開図である。
【図５】実施形態１に係る正極板を長手方向に直交する（幅方向及び厚み方向に沿う）平面で切断した正極板の断面図である。
【図６】実施形態１に係る正極集電箔の平面図である。
【図７】変形形態１に係る正極集電箔の平面図である。
【図８】変形形態２に係る正極集電箔の平面図である。
【図９】実施形態２に係る正極板を長手方向に直交する（幅方向及び厚み方向に沿う）平面で切断した正極板の断面図である。
【図１０】変形形態３に係る正極板を長手方向に直交する（幅方向及び厚み方向に沿う）平面で切断した正極板の断面図である。
【図１１】実施例の電池について、過充電試験を行ったときの電池電圧及び電極体の中心温度の時間変化を示すグラフである。
【図１２】比較例の電池について、過充電試験を行ったときの電池電圧及び電極体の中心温度の時間変化を示すグラフである。
【図１３】集電箔の幅方向の厚みの比Ｕｄ／Ｕｃと、シャットダウンの開始から完了までの時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に、本実施形態１に係るリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」ともいう）１の斜視図及び縦断面図を示す。また、図３に、電極体２０の斜視図を、図４に、電極体２０の展開図を示す。また、図５に、正極板の断面図を示す。また、図６に、正極集電箔の平面図を示す。なお、以下では、電池１の電池厚み方向ＢＨ、電池横方向ＣＨ及び電池縦方向ＤＨを、図１及び図２に示す方向と定めて説明する。
【００１６】
この電池１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０に支持された正極端子部材５０及び負極端子部材６０等から構成される（図１及び図２参照）。また、電池ケース１０内には、非水電解液１９が収容されており、その一部は電極体２０内に含浸されている。
【００１７】
このうち電池ケース１０は、直方体箱状で金属（本実施形態１ではアルミニウム）からなる。この電池ケース１０は、上側のみが開口した有底角筒状のケース本体部材１１と、このケース本体部材１１の開口を閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材１３とから構成される。ケース蓋部材１３には、アルミニウムからなる正極端子部材５０がケース蓋部材１３と絶縁された状態で固設されている。この正極端子部材５０は、電池ケース１０内で電極体２０の正極板（第１電極板，電極板）２１に接続し導通する一方、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びている。また、ケース蓋部材１３には、銅からなる負極端子部材６０がケース蓋部材１３と絶縁された状態で固設されている。この負極端子部材６０は、電池ケース１０内で電極体２０の負極板（第２電極板，電極板）３１に接続し導通する一方、ケース蓋部材１３を貫通して電池外部まで延びている。
【００１８】
電極体２０（図２〜図４参照）は、扁平状をなし、横倒しにした状態で電池ケース１０内に収容されている。電極体２０と電池ケース１０との間には、絶縁フィルムからなる袋状の絶縁フィルム包囲体１７が配置されている。この電極体２０は、帯状の正極板２１と帯状の負極板３１とを、帯状の一対のセパレータ４１，４１を介して互いに重ね、軸線ＡＸ周りに扁平状に捲回されてなる。なお、この扁平状捲回型の電極体２０のうち、軸線方向ＡＨの両端部（電極体端部２０ｂ，２０ｂ）が、前述の「電極体端部」に該当し、２つの電極体端部２０ｂ，２０ｂの間の部位（電極体中央部２０ａ）が、前述の「電極体中央部」に該当する。
【００１９】
正極板２１（図４及び図５参照）は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔（集電箔）２２（図６参照）の両主面のうち、幅方向ＦＨの一部でかつ長手方向ＥＨに延びる領域である活物質層形成部２２ｎに、正極活物質層（活物質層）２３，２３を帯状に設けてなる。この正極活物質層２３には、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物からなる正極活物質粒子、導電材及び結着剤が含まれる。正極板２１のうち幅方向ＦＨの片方の端部は、厚み方向ＧＨに正極活物質層２３が存在せず、正極集電箔２２が厚み方向に露出した正極露出部２１ｍとなっている。前述の正極端子部材５０は、この正極露出部２１ｍに溶接されている。なお、正極板２１のうち、正極露出部２１ｍを除く部位、即ち、厚み方向ＧＨに正極活物質層２３が存在する部位を、電極部２１ｎとする。
【００２０】
正極集電箔２２の活物質層形成部２２ｎのうち、電極体２０の電極体端部２０ｂ，２０ｂに位置する部位を集電箔端部２２ｎｂ，２２ｎｂとし、電極体２０の電極体中央部２０ａに位置する部位を集電箔中央部２２ｎａとする。本実施形態１の正極集電箔２２は、活物質層形成部２２ｎの全面にわたり多数の貫通孔２２ｈが形成されている。これらの貫通孔２２ｈは、いずれも円孔であるが、幅方向ＦＨの外側に形成された貫通孔２２ｈほど、直径が大きくなっている。これにより、正極集電箔２２の活物質層形成部２２ｎのうち、集電箔端部２２ｎｂ，２２ｎｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｄ１は、集電箔中央部２２ｎａにおける単位面積当たりの重量Ｍｃ１に比べて小さくなっている（Ｍｄ１＜Ｍｃ１）。
【００２１】
また、正極活物質層２３のうち、電極体２０の電極体端部２０ｂ，２０ｂに位置する部位を活物質層端部２３ｂ，２３ｂとし、電極体２０の電極体中央部２０ａに位置する部位を活物質層中央部２３ａとする。本実施形態１では、前述のように、正極集電箔２２に多数の貫通孔２２ｈが形成されているため、正極活物質層２３は、正極集電箔２２の主面上に形成されているほか、正極集電箔２２の貫通孔２２ｈ内にも充填形成されている。正極集電箔２２の貫通孔２２ｈは、前述のように、幅方向ＦＨの外側ほど直径が大きいため、正極活物質層２３は、幅方向ＦＨの外側ほど貫通孔２２ｈ内に多く充填形成されている。これにより、正極活物質層２３のうち、活物質層端部２３ｂ，２３ｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｂ１は、活物質層中央部２３ａにおける単位面積当たりの重量Ｍａ１に比べて大きくなっている（Ｍｂ１＞Ｍａ１）。
【００２２】
また、この正極板２１は、上述のように、正極集電箔２２の活物質層形成部２２ｎがＭｄ１＜Ｍｃ１を満たし、正極活物質層２３がＭｂ１＞Ｍａ１を満たす形態としているのに加え、正極板２１の電極部２１ｎで見ると、全体にわたり厚みが一定となっている。即ち、正極板２１の電極部２１ｎのうち、電極体中央部２０ａに位置する電極板中央部２１ｎａの厚みＴａ１と、電極体端部２０ｂ，２０ｂに位置する電極板端部２１ｎｂ，２１ｎｂの厚みＴｂ１とは、同じ厚みである（Ｔａ１＝Ｔｂ１）。
【００２３】
次に、負極板３１について説明する。なお、本実施形態１では、負極板３１も正極板２１と同様の構造を有しているため、図５は負極板３１の断面図をも、図６は負極集電箔３２の平面図をも示すものであるとして説明する。負極板３１（図４及び図５参照）は、帯状の銅箔からなる負極集電箔（集電箔）３２（図６参照）の両主面のうち、幅方向ＦＨの一部でかつ長手方向ＥＨに延びる領域である活物質層形成部３２ｎに、負極活物質層（活物質層）３３，３３を帯状に設けてなる。負極活物質層３３には、黒鉛からなる負極活物質粒子、結着剤及び増粘剤が含まれる。負極板３１のうち幅方向ＦＨの片方の端部は、厚み方向ＧＨに負極活物質層３３が存在せず、負極集電箔３２が厚み方向に露出した負極露出部３１ｍとなっている。前述の負極端子部材６０は、この負極露出部３１ｍに溶接されている。なお、負極板３１のうち、負極露出部３１ｍを除く部位、即ち、厚み方向ＧＨに負極活物質層３３が存在する部位を、電極部３１ｎとする。
【００２４】
負極集電箔３２の活物質層形成部３２ｎのうち、電極体２０の電極体端部２０ｂ，２０ｂに位置する部位を集電箔端部３２ｎｂ，３２ｎｂとし、電極体２０の電極体中央部２０ａに位置する部位を集電箔中央部３２ｎａとする。本実施形態１の負極集電箔３２は、活物質層形成部３２ｎの全面にわたり多数の貫通孔３２ｈが形成されている。これらの貫通孔３２ｈは、いずれも円孔であるが、幅方向ＦＨの外側に形成された貫通孔３２ｈほど、直径が大きくなっている。これにより、負極集電箔３２の活物質層形成部３２ｎのうち、集電箔端部３２ｎｂ，３２ｎｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｄ２は、集電箔中央部３２ｎａにおける単位面積当たりの重量Ｍｃ２に比べて小さくなっている（Ｍｄ２＜Ｍｃ２）。
【００２５】
また、負極活物質層３３のうち、電極体２０の電極体端部２０ｂ，２０ｂに位置する部位を活物質層端部３３ｂ，３３ｂとし、電極体２０の電極体中央部２０ａに位置する部位を活物質層中央部３３ａとする。本実施形態１では、前述のように、負極集電箔３２に多数の貫通孔３２ｈが形成されているため、負極活物質層３３は、負極集電箔３２の主面上に形成されているほか、負極集電箔３２の貫通孔３２ｈ内にも充填形成されている。負極集電箔３２の貫通孔３２ｈは、前述のように、幅方向ＦＨの外側ほど直径が大きいため、負極活物質層３３は、幅方向ＦＨの外側ほど貫通孔３２ｈ内に多く充填形成されている。これにより、負極活物質層３３のうち、活物質層端部３３ｂ，３３ｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｂ２は、活物質層中央部３３ａにおける単位面積当たりの重量Ｍａ２に比べて大きくなっている（Ｍｂ２＞Ｍａ２）。
【００２６】
また、この負極板３１は、上述のように、負極集電箔３２の活物質層形成部３２ｎがＭｄ２＜Ｍｃ２を満たし、負極活物質層３３がＭｂ２＞Ｍａ２を満たす形態としているのに加え、負極板３１の電極部３１ｎで見ると、全体にわたり厚みが一定となっている。即ち、負極板３１の電極部３１ｎのうち、電極体中央部２０ａに位置する電極板中央部３１ｎａの厚みＴａ２と、電極体端部２０ｂ，２０ｂに位置する電極板端部３１ｎｂ，３１ｎｂの厚みＴｂ２とは、同じ厚みである（Ｔａ２＝Ｔｂ２）。
【００２７】
次に、セパレータ４１について説明する。このセパレータ４１は、シャットダウン機能を有する樹脂製の多孔質膜であり、帯状をなす。このセパレータ４１は所定のシャットダウン温度に達したときに、セパレータ４１をなす樹脂が溶融してセパレータ４１の微細孔を閉孔する。これにより、セパレータ４１を通じた正極板２１と負極板３１との間のリチウムイオンの移動が制限されるため、電池１に流れる電流が遮断される。
【００２８】
以上で説明したように、電池１の正極板２１及び負極板３１は、いずれも、活物質層２３，３３について、活物質層端部２３ｂ，３３ｂの単位面積当たりの重量Ｍｂ（Ｍｂ１，Ｍｂ２）を、活物質層中央部２３ａ，３３ａの単位面積当たりの重量Ｍａ（Ｍａ１，Ｍａ２）に比べて大きくしている（Ｍｂ１＞Ｍａ１，Ｍｂ２＞Ｍａ２）。これにより、活物質層端部２３ｂ，３３ｂの発熱量が増加するので、電極体２０の電極体端部２０ｂにおいて温度が上がり易くなる。
【００２９】
加えて、正極板２１及び負極板３１では、その集電箔２２，３２の活物質層形成部２２ｎ，３２ｎについて、集電箔端部２２ｎｂ，３２ｎｂの単位面積当たりの重量Ｍｄ（Ｍｄ１，Ｍｄ２）を、集電箔中央部２２ｎａ，３２ｎａの単位面積当たりの重量Ｍｃ（Ｍｃ１，Ｍｃ２）に比べて小さくしている（Ｍｄ１＜Ｍｃ１，Ｍｄ２＜Ｍｃ２）。これにより、集電箔２２，３２の面方向（拡がり方向）の熱伝導を集電箔中央部２２ｎａ，３２ｎａよりも集電箔端部２２ｎｂ，３２ｎｂで抑制できるので、集電箔端部２２ｎｂ，３２ｎｂの熱が、集電箔２２，３２を面方向に伝わって正極端子部材５０及び負極端子部材６０から逃げることが抑制される。従って、この点でも、電極体２０の電極体端部２０ｂにおいて温度が上がり易くなる。
【００３０】
かくして、この電池１では、集電箔２２，３２に貫通孔２２ｈ，３２ｈを設けず、Ｍｂ１＝Ｍａ１，Ｍｂ２＝Ｍａ２，Ｍｄ１＝Ｍｃ１，Ｍｄ２＝Ｍｃ２とした電池に比べ、過充電等によって電極体２０が発熱した場合に、電極体中央部２０ａの温度が上がるほか、電極体端部２０ｂ，２０ｂの温度も上がり易い。このため、電極体中央部２０ａでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現に対して、電極体端部２０ｂ，２０ｂでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現の遅れが抑制される。従って、電流シャットダウンの開始から完了までの時間を短くできる。
【００３１】
また、本実施形態１では、正極板２１及び負極板３１は、いずれも、電極部２１ｎ，３１ｎのうち、電極体中央部２０ａに位置する電極板中央部２１ｎａ，３１ｎａの厚みＴａ（Ｔａ１，Ｔａ２）と、電極体端部２０ｂ，２０ｂに位置する電極板端部２１ｎｂ，３１ｎｂの厚みＴｂ（Ｔｂ１，Ｔｂ２）との比Ｔａ／Ｔｂが、０．９５≦Ｔａ／Ｔｂ≦１．０５である。具体的には、Ｔａ１／Ｔｂ１＝Ｔａ２／Ｔｂ２＝１．００である。このため、電極板中央部２１ｎａ，３１ｎａと電極板端部２１ｎｂ，３１ｎｂとで厚みの差がないので、正極板２１、負極板３１及びセパレータ４１，４１を用いて電極体２０を形成する際に、巻きズレや位置ズレが生じ難く、電極体２０の形成が容易である。
【００３２】
（変形形態１，２）
次いで、実施形態１の変形形態１，２について説明する（図７，図８参照）。実施形態１の電池１の正極板２１及び負極板３１では、正極集電箔２２及び負極集電箔３２を貫通する貫通孔２２ｈ，３２ｈを円孔とした（図６参照）。これに対し、変形形態１の電池１０１の正極板（第１電極板，電極板）１２１及び負極板（第２電極板，電極板）１３１では、図７に示すように、正極集電箔（集電箔）１２２及び負極集電箔（集電箔）１３２を貫通する貫通孔１２２ｈ，１３２ｈを平面視菱形としている。
【００３３】
また、実施形態１では、正極集電箔２２及び負極集電箔３２を貫通する貫通孔２２ｈ，３２ｈを、幅方向ＦＨの外側ほど大きくした（図６参照）。これに対し、変形形態２の電池２０１の正極板（第１電極板，電極板）２２１及び負極板（第２電極板，電極板）２３１では、図８に示すように、正極集電箔（集電箔）２２２及び負極集電箔（集電箔）２３２を貫通する貫通孔２２２ｈ，２３２ｈを、大きさは同じであるが、幅方向ＦＨの外側ほど多く（密に）形成している。
【００３４】
これら変形形態１，２の集電箔１２２，１３２，２２２，２３２も、活物質層形成部１２２ｎ，１３２ｎ，２２２ｎ，２３２ｎのうち、集電箔端部１２２ｎｂ，１３２ｎｂ，２２２ｎｂ，２３２ｎｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｄ（Ｍｄ１，Ｍｄ２）が、集電箔中央部１２２ｎａ，１３２ｎａ，２２２ｎａ，２３２ｎａにおける単位面積当たりの重量Ｍｃ（Ｍｃ１，Ｍｃ２）に比べて小さい（Ｍｄ＜Ｍｃ、即ち、Ｍｄ１＜Ｍｃ１，Ｍｄ２＜Ｍｃ２）。
また、これらの集電箔１２２，１３２，２２２，２３２に形成した変形形態２，３の活物質層（正極活物質層１２３，２２３及び負極活物質層１３３，２３３）は、活物質層端部１２３ｂ，１３３ｂ，２２３ｂ，２３３ｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｂ（Ｍｂ１，Ｍｂ２）が、活物質層中央部１２３ａ，１３３ａ，２２３ａ，２３３ａにおける単位面積当たりの重量Ｍａ（Ｍａ１，Ｍａ２）に比べて大きくなる（Ｍｂ＞Ｍａ、即ち、Ｍｂ１＞Ｍａ１，Ｍｂ２＞Ｍａ２）。
【００３５】
従って、これら変形形態１，２の電池１０１，２０１も、実施形態１の電池１と同様に、電極体１２０，２２０の電極体端部１２０ｂ，２２０ｂにおいて温度が上がり易いため、電極体中央部１２０ａ，２２０ａでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現に対して、電極体端部１２０ｂ，２２０ｂでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現の遅れが抑制される。その他、実施形態１と同様な部分は、実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００３６】
（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する（図９参照）。実施形態１の電池１の正極板２１及び負極板３１では、正極集電箔２２及び負極集電箔３２に貫通孔２２ｈ，３２ｈを設けることにより、Ｍｄ＜Ｍｃを満たす正極集電箔２２及び負極集電箔３２を形成し、Ｍｂ＞Ｍａを満たす正極活物質層２３及び負極活物質層３３を形成した（図５及び図６参照）。これに対し、本実施形態２の電池３０１の正極板（第１電極板，電極板）３２１及び負極板（第２電極板，電極板）３３１では、図９に示すように、正極集電箔（集電箔）３２２及び負極集電箔（集電箔）３３２の厚みを幅方向ＦＨについて変化させたことにより、Ｍｄ＞Ｍｃを満たす正極集電箔３２２及び負極集電箔３３２を形成している。また、正極活物質層（活物質層）３２３及び負極活物質層（活物質層）３３３の厚みを幅方向ＦＨについて変化させたことにより、Ｍｂ＞Ｍａを満たす正極活物質層３２３及び負極活物質層３３３を形成している。
【００３７】
具体的には、本実施形態２の集電箔３２２，３３２は、図９に示すように、活物質層形成部３２２ｎ，３３２ｎの幅方向ＦＨの中央で最も厚みが厚く、幅方向ＦＨの外側ほど徐々に厚みが薄くなっている。更に詳細には、活物質層形成部３２２ｎ，３３２ｎの幅方向ＦＨの両端の厚みＵｄと、幅方向ＦＨの中央の厚みＵｃとの比Ｕｄ／Ｕｃが、Ｕｄ／Ｕｃ≦１．００／１．１０（本実施形態２では、Ｕｄ／Ｕｃ＝０．７７）となっている。
【００３８】
これにより、これらの集電箔３２２，３３２では、活物質層形成部３２２ｎ，３３２ｎのうち、集電箔端部３２２ｎｂ，３３２ｎｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｄが、集電箔中央部３２２ｎａ，３３２ｎａにおける単位面積当たりの重量Ｍｃに比べて小さくなっている（Ｍｄ＜Ｍｃ）。更に、Ｕｄ／Ｕｃ≦１．００／１．１０を満たす集電箔３２２，３３２とすることにより、集電箔３２２，３３２の幅方向ＦＨの両端からの放熱をより適切に抑制できる。
【００３９】
また、本実施形態２の活物質層３２３，３３３は、図９に示すように、幅方向ＦＨの中央で最も厚みが薄く、幅方向ＦＨの外側ほど徐々に厚みが厚くなっている。更に詳細には、活物質層３２３，３３３の幅方向ＦＨの両端の厚みＵｂと、幅方向ＦＨの中央の厚みＵａとの比Ｕｂ／Ｕａが、１．０１≦Ｕｂ／Ｕａ≦１．０７（本実施形態２では、Ｕｂ／Ｕａ＝１．０５）となっている。
【００４０】
これにより、これらの活物質層３２３，３３３では、活物質層端部３２３ｂ，３３３ｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｂが、活物質層中央部３２３ａ，３３３ａにおける単位面積当たりの重量Ｍａに比べて大きくなっている（Ｍｂ＞Ｍａ）。更に、Ｕｂ／Ｕａ≧１．０１を満たす活物質層３２３，３３３とすることにより、活物質層端部３２３ｂ，３３３ｂにおける発熱量が多くなる。一方、Ｕｂ／Ｕａ≦１．０７を満たす活物質層３２３，３３３とすることにより、活物質層端部３２３ｎｂ，３３３ｎｂと活物質層中央部３２３ｎａ，３３３ｎａにおける活物質層の単位面積当たりの重量差が大きくなりすぎないので、活物質層３２３，３３３の形成が容易である。
【００４１】
従って、本実施形態２の電池３０１も、実施形態１の電池１と同様に、電極体３２０の電極体端部３２０ｂにおいて温度が上がり易いため、電極体中央部３２０ａでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現に対して、電極体端部３２０ｂでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現の遅れが抑制される。
【００４２】
また、本実施形態２の電極板３２１，３３１は、前述のように、集電箔３２２，３３２及び活物質層３２３，３３３の厚みが幅方向ＦＨについて変化している。しかし、集電箔３２２，３３２と活物質層３２３，３３３の厚みを合わせて見ると（電極板３２１，３３１の電極部３２１ｎ，３３１ｎの厚みで見ると）、図９に示すように、全体にわたり厚みが一定となっている。即ち、電極部３２１ｎ，３３１ｎのうち、電極体中央部３２０ａに位置する電極板中央部３２１ｎａ，３３１ｎａの厚みＴａと、電極体端部３２０ｂ，３２０ｂに位置する電極板端部３２１ｎｂ，３３１ｎｂの厚みＴｂとの比Ｔａ／Ｔｂが、Ｔａ／Ｔｂ＝１．００である。従って、電極体３２０を形成する際に、巻きズレや位置ズレが生じ難く、電極体３２０の形成が容易である。その他、実施形態１と同様な部分は、実施形態１と同様な作用効果を奏する。
【００４３】
（変形形態３）
次いで、実施形態２の変形形態３について説明する（図１０参照）。実施形態２の電池３０１の正極板３２１及び負極板３３１では、幅方向ＦＨについて厚みが変化する１枚の正極集電箔３２２及び負極集電箔３３２を用いることにより、Ｍｄ＞Ｍｃを満たす正極集電箔３２２及び負極集電箔３３２とすると共に、Ｍｂ＞Ｍａを満たす正極活物質層３２３及び負極活物質層３３３を形成した（図９参照）。これに対し、本変形形態３の電池３０１の正極板（第１電極板，電極板）３２１及び負極板（第２電極板，電極板）３３１では、図１０に示すように、複数（本変形形態３では３枚）の集電箔を重ねることにより、Ｍｄ＞Ｍｃを満たす正極集電箔（集電箔）４２２及び負極集電箔（集電箔）４３２を形成すると共に、Ｍｂ＞Ｍａを満たす正極活物質層（活物質層）４２３及び負極活物質層（活物質層）４３３を形成している。
【００４４】
具体的には、本変形形態３の正極集電箔４２２は、図１０に示すように、集電箔４２５とその幅方向ＦＨの中央に重ねられた集電箔４２６，４２７とからなる。このため、正極集電箔４２２の活物質層形成部４２２ｎのうち、集電箔中央部４２２ｎａの厚みＴｐａは、集電箔端部４２２ｎｂの厚みＴｐｂよりも全体的に厚くなっている（Ｔｐａ＞Ｔｐｂ）。同様に、負極集電箔４３２は、集電箔４３５とその幅方向ＦＨの中央に重ねられた集電箔４３６，４３７とからなる。このため、負極集電箔４３２の活物質層形成部４３２ｎのうち、集電箔中央部４３２ｎａの厚みＴｒａは、集電箔端部４３２ｎｂの厚みＴｒｂよりも全体的に厚くなっている（Ｔｒａ＞Ｔｒｂ）。これにより、これらの集電箔４２２，４３２では、活物質層形成部４２２ｎ，４３２ｎのうち、集電箔端部４２２ｎｂ，４３２ｎｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｄが、集電箔中央部４２２ｎａ，４３２ｎａにおける単位面積当たりの重量Ｍｃに比べて小さくなっている（Ｍｄ＜Ｍｃ）。
【００４５】
また、本変形形態３の正極活物質層４２３は、図１０に示すように、活物質層中央部４２３ａの厚みＴｑａが、活物質層端部４２３ｂの厚みＴｑｂよりも全体的に薄くなっている（Ｔｑａ＜Ｔｑｂ）。同様に、負極活物質層４３３は、活物質層中央部４３３ａの厚みＴｓａが、活物質層端部４３３ｂの厚みＴｓｂよりも全体的に薄くなっている（Ｔｓａ＜Ｔｓｂ）。これにより、これらの活物質層４２３，４３３では、活物質層端部４２３ｂ，４３３ｂにおける単位面積当たりの重量Ｍｂが、活物質層中央部４２３ａ，４３３ａにおける単位面積当たりの重量Ｍａに比べて大きくなっている（Ｍｂ＞Ｍａ）。
【００４６】
従って、本変形形態３の電池４０１も、実施形態１，２の電池１，３０１等と同様に、電極体４２０の電極体端部４２０ｂにおいて温度が上がり易いため、電極体中央部４２０ａでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現に対して、電極体端部４２０ｂでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現の遅れが抑制される。
【００４７】
また、本変形形態３の電極板４２１，４３１は、集電箔４２２，４３２と活物質層４２３，４３３の厚みを合わせて見ると（電極板４２１，４３１の電極部４２１ｎ，４３１ｎの厚みで見ると）、図１０に示すように、全体にわたり厚みが一定となっている。即ち、電極部４２１ｎ，４３１ｎのうち、電極体中央部４２０ａに位置する電極板中央部４２１ｎａ，４３１ｎａの厚みＴａと、電極体端部４２０ｂ，４２０ｂに位置する電極板端部４２１ｎｂ，４３１ｎｂの厚みＴｂとの比Ｔａ／Ｔｂが、Ｔａ／Ｔｂ＝１．００である。従って、電極体４２０を形成する際に、巻きズレや位置ズレが生じ難く、電極体３２０の形成が容易である。その他、実施形態１または２と同様な部分は、実施形態１または２と同様な作用効果を奏する。
【００４８】
（実施例及び比較例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例として、実施形態１の電池１を用意した。この電池１の正極板２１及び負極板３１は、前述のように、活物質層２３，３３について、活物質層端部２３ｂ，３３ｂの単位面積当たりの重量Ｍｂを、活物質層中央部２３ａ，３３ａの単位面積当たりの重量Ｍａに比べて大きくしている（Ｍｂ＞Ｍａ）。また、集電箔２２，３２の活物質層形成部２２ｎ，３２ｎについて、集電箔端部２２ｎｂ，３２ｎｂの単位面積当たりの重量Ｍｄを、集電箔中央部２２ｎａ，３２ｎａの単位面積当たりの重量Ｍｃに比べて小さくしている（Ｍｄ＜Ｍｃ）。
【００４９】
一方、比較例として、正極板及び負極板の各活物質層について、活物質層端部の単位面積当たりの重量Ｍｂと、活物質層中央部の単位面積当たりの重量Ｍａとが同じ（Ｍｂ＝Ｍａ）で、かつ、各集電箔の活物質層形成部について、集電箔端部の単位面積当たりの重量Ｍｄと、集電箔中央部の単位面積当たりの重量Ｍｃとが同じ（Ｍｄ＝Ｍｃ）である電池を用意した。それ以外は、実施形態１の電池１と同様とした。
【００５０】
実施例及び比較例の各電池について、過充電試験を行った。具体的には、各電池に充放電試験装置を接続し、１０Ｃの定電流で電池電圧が上限電圧３５Ｖとなるまで充電し、上限電圧に到達した後４秒間電池電圧を維持した。この過充電試験を行ったときの、時間と電池電圧及び電極体の中心温度との関係を図１１（実施例の電池１）及び図１２（比較例の電池）に示す。
なお、図１１及び図１２において、電池電圧が上限電圧３５Ｖに向かって立ち上がる直前の「電圧の谷ＤＴ」の手前にある「折れ点ＤＲ」の時点を、電流シャットダウンの開始時と推定した。別途行った過充電試験において、「折れ点ＤＲ」の前後でそれぞれ充電を止めた電池を解体し、セパレータ４１の状態を目視にて比較した結果、実施例及び比較例の電池では、「折れ点ＤＲ」の時点からセパレータ４１の溶融が始まることが判ったためである。また、電池電圧が上限電圧３５Ｖに達した時点を、電流シャットダウンの完了時と推定した。
【００５１】
図１１と図１２とを比較すれば判るように、比較例の電池（図１２参照）では、電流シャットダウンの開始から完了までの時間が長く掛かった。また、電流シャットダウンが完了した後も、電極体の中心温度が上昇し続けていることから、熱暴走状態となったことが判る。これに対し、実施例の電池１（図１１参照）では、比較例の電池に比べて、電流シャットダウンの開始から完了までの時間を短くできた。また、電流シャットダウンの完了後に電極体の中心温度が上昇することが抑制され、熱暴走が防止されたことも判る。
【００５２】
その理由は、以下であると考えられる。即ち、実施例の電池１では、前述のように、活物質層２３，３３がＭｂ＞Ｍａを満たしているので、活物質層端部２３ｂ，３３ｂの発熱量が増加し、電極体２０の電極体端部２０ｂにおいて温度が上がり易くなる。加えて、集電箔２２，３２がＭｄ＜Ｍｃを満たしているので、集電箔２２，３２の面方向の熱伝導を集電箔中央部２２ｎａ，３２ｎａよりも集電箔端部２２ｎｂ，３２ｎｂで抑制できるので、集電箔端部２２ｎｂ，３２ｎｂの熱が、集電箔２２，３２を面方向に伝わって正極端子部材５０及び負極端子部材６０から逃げることが抑制される。このため、電極体２０が発熱したときに、電極体中央部２０ａの温度が上がるのに対し、電極体端部２０ｂ，２０ｂの温度も上がり易いため、電極体中央部２０ａでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現に対して、電極体端部２０ｂ，２０ｂでのセパレータ４１のシャットダウン機能の発現の遅れが抑制される。これにより、実施例の電池では、比較例の電池に比べて、電流シャットダウンの開始から完了までの時間を短くなったと考えられる。そして、電流シャットダウンの開始から完了までの時間が短くなったことにより、電極体の中心温度の上昇が抑制され、熱暴走が防止されたと考えられる。
【００５３】
（試験結果）
次いで、本発明の効果を検証するために行った別の試験結果について説明する。実施形態２の電池３０１（集電箔３２２，３３２及び活物質層３２３，３３３の厚みを幅方向ＦＨで変化させた電池，図９参照）について、集電箔３２２，３３２の活物質層形成部３２２ｎ，３３２ｎのうち、幅方向ＦＨの両端の厚みＵｄと、幅方向ＦＨの中央の厚みＵｃとの比Ｕｄ／Ｕｃを、１．００／１．００＝１．００、１．００／１．０５＝０．９５、１．００／１．１０＝０．９１、１．００／１．１５＝０．８７、１．００／１．２０＝０．８３、１．００／１．２５＝０．８０、１．００／１．３０＝０．７７、１．００／１．３５＝０．７４、１．００／１．４０＝０．７１に変更した９種類の電池を用意した。
【００５４】
なお、これらの電池では、集電箔３２２，３３２の上記形状に応じて、活物質層３２３，３３３のうち、幅方向ＦＨの両端の厚みＵｂと、幅方向ＦＨの中央の厚みＵａとの比も変更している。但し、実施形態２の電池３０１と同様に、集電箔３２２，３３２と活物質層３２３，３３３とを合わせた合計厚みは、全体にわたり一定となっている。
そして、これらの電池について、前述の過充電試験を行って、電流シャットダウンの開始から完了までに掛かった時間をそれぞれ調査した。その結果を図１３に示す。
【００５５】
図１３のグラフから判るように、厚みの比Ｕｄ／Ｕｃ＝１．００／１．００＝１．００の電池に比べると、比Ｕｄ／Ｕｃが１．００／１．０５＝０．９５以下の各電池では、特に比Ｕｄ／Ｕｃが１．００／１．１０＝０．９１以下では、電流シャットダウンの開始から完了までの時間が短くできることが判る。また、比Ｕｄ／Ｕｃの値が小さいほど、電流シャットダウンの開始から完了までの時間が短いことが判る。このことから、実施形態２で例示した電池３０１については、集電箔３２２，３３２の活物質層形成部３２２ｎ，３３２ｎを、Ｕｄ／Ｕｃ≦１．００／１．１０を満たす形態とするのが好ましいことが判る。
【００５６】
以上において、本発明を実施形態１，２及び変形形態１〜３に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１，２及び変形形態１〜３に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１，２及び変形形態１〜３では、電極体として、捲回型の電極体２０，１２０，２２０，３２０，４２０を例示したが、これに限られない。例えば、電極体を積層型の電極体としてもよい。
また、実施形態２では、両主面が幅方向ＦＨの中央で膨らむ集電箔３２２，３３２を例示したが、これらの集電箔を、一方の主面のみ幅方向ＦＨの中央で膨らみ、他方の主面は平坦な形態としてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１，１０１，２０１，３０１，４０１  電池
１０  電池ケース
２０，１２０，２２０，３２０，４２０  電極体
２０ａ，１２０ａ，２２０ａ，３２０ａ，４２０ａ  電極体中央部
２０ｂ，１２０ｂ，２２０ｂ，３２０ｂ，４２０ｂ  電極体端部
２１，１２１，２２１，３２１，４２１  正極板（第１電極板，電極板）
２１ｎ，３２１ｎ，４２１ｎ  電極部
２２，１２２，２２２，３２２，４２２  正極集電箔（集電箔）
２２ｎ，１２２ｎ，２２２ｎ，３２２ｎ，４２２ｎ  活物質層形成部
２２ｎａ，１２２ｎａ，２２２ｎａ，３２２ｎａ，４２２ｎａ  集電箔中央部
２２ｎｂ，１２２ｎｂ，２２２ｎｂ，３２２ｎｂ，４２２ｎｂ  集電箔端部
２３，１２３，２２３，３２３，４２３  正極活物質層（活物質層）
２３ａ，１２３ａ，２２３ａ，３２３ａ，４２３ａ  活物質層中央部
２３ｂ，１２３ｂ，２２３ｂ，３２３ｂ，４２３ｂ  活物質層端部
３１，１３１，２３１，３３１，４３１  負極板（第２電極板，電極板）
３１ｎ，３３１ｎ，４３１ｎ  電極部
３２，１３２，２３２，３３２，４３２  負極集電箔（集電箔）
３２ｎ，１３２ｎ，２３２ｎ，３３２ｎ，４３２ｎ  活物質層形成部
３２ｎａ，１３２ｎａ，２３２ｎａ，３３２ｎａ，４３２ｎａ  集電箔中央部
３２ｎｂ，１３２ｎｂ，２３２ｎｂ，３３２ｎｂ，４３２ｎｂ  集電箔端部
３３，１３３，２３３，３３３，４３３  負極活物質層（活物質層）
３３ａ，１３３ａ，２３３ａ，３３３ａ，４３３ａ  活物質層中央部
３３ｂ，１３３ｂ  ２３３ｂ，３３３ｂ，４３３ｂ  活物質層端部
４１  セパレータ
５０  正極端子部材
６０  負極端子部材
【図１】
2017224412.tif 000003
【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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