(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体の上に負極活物質層を間欠的に形成した負極用電極板において、集電体の両面に負極活物質が存在する部分と、集電体の片面のみに負極活物質が存在する部分と、集電体のみで集電体の両面とも負極活物質が存在しない部分とを形成し、集電体の片面のみに負極活物質が存在する部分の先端に負極活物質層の間欠塗工時の局部的盛り上がりが形成され易い間欠塗工始端部を存在するようにし、かつ、集電体の両面に負極活物質が存在する部分の圧延後の密度を１００とした時に、集電体の片面のみに存在する負極活物質の圧延後の密度を７５〜９５％の範囲としたことを特徴とする負極用電極板。
【請求項２】
リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料を含む正極用電極板および負極用電極板、リチウム塩を含む非水電解質、セパレータを有し、前記負極用電極板に請求項１記載の負極用電極板を用いた非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解液二次電池の負極用電極板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用電子機器のポータブル化，コードレス化が急速に進んでいる。従来、これら電子機器の駆動用電源としての役割を、ニッケル−カドミウム電池，ニッケル−水素電池あるいは密閉型小型鉛蓄電池が担ってきたが、ポータブル化，コードレス化が進展し、定着するにしたがい、駆動用電源となる二次電池の高エネルギー密度化，小型軽量化の要望が強くなっている。また、近年は小型のパソコン，通信機器等の急速な市場の拡大により高率充放電が可能な電池が要望されている。
【０００３】
このような状況から、高率充放電電圧を示すリチウムコバルト複合酸化物、例えばＬｉＣｏＯ2 を正極活物質に用いリチウムイオンの挿入、離脱を利用した非水電解液二次電池が主流になっている。
【０００４】
このような非水電解液二次電池は、高率充放電を実現可能にするため、正極板，負極板にセパレータを間に介在して巻回したスパイラル構造とすることにより、電池ケース内で反応に寄与する電極面積をできるだけ大きくする工夫がなされている。
【０００５】
例えば前記電池のスパイラル状に巻いた電池電極板の負極板の最外周および最内周に相当する部分で、かつ正極板と対向しない部分の負極板の集電体表面を露出することにより有効電極面積を大きくして電池性能を向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記のような負極用電極板にあっては、負極活物質を集電体に間欠塗工した後の負極用電極板を加圧圧延する際や、正極用電極板ならびにセパレータとともに渦巻状に巻回した際に負極活物質層の間欠塗工時の始端部の盛り上がり部が浮上、離脱する課題が発生している。
【０００７】
そこで、本発明は、このような課題を解決して、負極用電極板の生産性を向上させ、電池性能の安定化を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、集電体の上に負極活物質層を間欠的に形成した負極板において、集電体の両面に負極活物質が存在する部分と、集電体の片面のみに負極活物質が存在する部分と集電体の両面とも負極活物質が存在しない部分とを形成し、集電体の片面のみに負極活物質が存在する部分の先端に負極活物質層の間欠塗工時の局部的盛り上がりが形成され易い間欠塗工始端部を存在することとした。また集電体の両面に負極活物質が存在する部分の密度を１００とした時に集電体の片面のみに存在する負極活物質の密度を７５〜９５％の範囲にすることとした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の目的は、集電体の片面のみに負極活物質が存在する部分の先端に間欠塗工時の間欠始端部を存在させることにより達成できるものである。そして、集電体の両面に負極活物質が存在する部分の密度を１００とした時に集電体の片面のみに存在する負極活物質層の密度を７５〜９５％の範囲にすることにより圧延時の間欠塗工始端部の盛り上がり部の密度上昇を緩和することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例と比較例を図面とともに説明する。
【００１１】
（実施例）
負極活物質として鱗片状黒鉛１００重量部に対して、結着剤としてゴム系結着剤を４重量部およびカルボキシメチルセルロースを０．８重量部加え、水を媒体として混練し、負極活物質合剤の塗着用ペーストを作製した。さらに前記の塗着用ペーストを図１に示すように厚さ１０μｍの銅箔の集電体１の表裏両面に間欠的に塗工し、両面塗工部２，片面塗工部３ならびに塗工がなくて集電体１の表裏両面が露出する部分を形成した。そして、集電体１の表面において片面塗工部３の始めを間欠塗工始端部４ａとした。また集電体１の裏面においては、片面塗工部３の始めを間欠塗工始端部４ｂとした。従って図１に示しているように局部的な盛り上がりが形成され易い間欠塗工始端部４ａや４ｂや４ｃをそれぞれ片面塗工部３の始めに形成し、これら間欠塗工始端部４ａ，４ｂならびに４ｃは両面塗工部２には形成されないようにした。
【００１２】
なお、図１において集電体１の表面には塗工部を３２５ｍｍ、未塗工部を９０ｍｍ、極板ピッチを４１５ｍｍとしてダイ方式で連続的に塗着用ペーストを塗着し、集電体１の裏面には塗着ペーストの塗着開始に当る間欠塗工始端部４ｂを集電体１の表面に形成されている間欠塗工始端部４ｃから３０ｍｍ位置をずらし、塗工長さを３４０ｍｍ、未塗工長さを７５ｍｍとして間欠塗工して乾燥した。
【００１３】
なお、乾燥後の塗工重量は集電体１の両面ともそれぞれ０．４２５ｇ／φ７５ｍｍ（集電体の重量を除く）で行った。得られた負極用電極板の塗布幅は５００ｍｍ、乾燥後の負極用電極板の厚みは集電体を含め、両面塗工部２の厚みは０．２５ｍｍ、片面塗工部３の厚みは０．１１ｍｍであった。
【００１４】
その後ローラープレス機により所定の厚みになるまで圧縮成型を行った。
【００１５】
なお、表面，裏面の負極活物質合剤存在部の厚みは０．１３６ｍｍ（集電体の厚みを除く）、圧延密度１．４２ｇ／ｃｃとし、片面のみに負極活物質合剤が存在する部分の厚みを▲１▼０．０６８ｍｍ（集電体の厚みを除く）、片面圧延密度１．４２ｇ／ｃｃ、▲２▼０．０７３ｍｍ（集電体の厚みを除く）、片面圧延密度１．３１ｇ／ｃｃ、▲３▼０．０７８ｍｍ（集電体の厚みを除く）、片面圧延密度１．２３ｇ／ｃｃ、▲４▼０．０８３ｍｍ（集電体の厚みを除く）、片面圧延密度１．１２ｇ／ｃｃになるようにそれぞれ負極用電極板を作製した。
【００１６】
圧延方式としては集電体の両面に負極活物質合剤を存在させた部分は定圧圧延、集電体の片面のみに負極活物質合剤を存在させた部分の圧延は定位圧延で行った。なおギャップ調整は間座を挿入して調整し、加圧力は線圧１１０ｋｇ／ｃｍで行った。
【００１７】
前記する▲１▼〜▲４▼の４種類の負極用極板の間欠塗工始端部の上り部の浮上および離脱率を確認した結果を表１に示す。表１の片面圧延密度比とは、両面に負極活物質合剤が存在する部分の圧延密度を１００とした時の片面にのみ負極活物質合剤を存在させた部分の圧延密度比率を示すものとする。
【００１８】
【表１】
0004284760.tif 000002
【００１９】
表１の結果から、集電体の片面にのみ負極活物質合剤を存在させた部分の圧延密度を制御することにより、間欠塗工始端部の盛り上がり部の浮上、離脱を改善できることが判る。片面圧延密度比が９５％を超すと間欠塗工始端部の盛り上がり部の密度が増大してしまい、浮上、剥れが多発してしまう。
【００２０】
そして、片面圧延密度比が７５〜９５％では間欠塗工始端部の盛り上がり部の負担が低減され、浮上、離脱が発生しないことから本条件が好ましいことが判る。また片面圧延密度比が７５％未満では、圧延後の厚みが厚くなり、正極電極板のシートならびにセパレータとともにスパイラル状に巻いた時の巻径が大きくなることから、電池組立の際に電池ケースに挿入できない問題が生じる。
【００２１】
（比較例）
比較例として実施例と同様のペーストを作製して、厚さ１０μｍの銅箔の集電体１に図２に示すように表面を実施例と同様に負極活物質合剤の塗着用ペーストを塗着した。裏面は塗着の開始位置である間欠塗着始端部４ｄを表面の間欠塗着終端部５から４５ｍｍの位置として塗工長さを３４０ｍｍ、未塗工長さを７５ｍｍで間欠塗工して乾燥した。なお塗工重量は両面とも実施例と同様それぞれ０．４２５ｇ／φ７５ｍｍ（集電体の重量を除く）で行った。得られた負極用電極板の塗布幅は５００ｍｍ、乾燥後の負極用電極板の厚みは集電体を含め、両面部２５０μｍ、片面部１１０μｍであった。
【００２２】
その後ローラープレス機により所定の厚みになるまで圧縮成型を行った。
【００２３】
なお、表面，裏面の両面に負極活物質合剤が存在する部分の厚みは０．１３６ｍｍ（集電体の厚みを除く）、圧延密度１．４２として負極用電極板を作製した。従って比較例では間欠塗工始端部４ｅ，４ｄがともに両面塗工部に存在することになり、この点で本発明の実施例と大きく異る。
【００２４】
前記比較例の極板の始端盛り上がり部の浮上および離脱率を確認した結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
表２の結果から、塗工表面部と裏面部の両面塗工部に存在する塗工始端部４ｄ，４ｅの盛り上がり部の密度が増大して浮上、離脱が多発している。
【００２７】
本方式では、表面，裏面部の間欠塗工時の間欠塗工始端部４ｄ，４ｅの盛り上がり部が集電体１の両面部に存在するために、両面部圧延密度を緩和しないかぎり間欠塗工始端部の密度は制御できないことが判る。
【００２８】
図３に前記実施例と比較例でそれぞれ作製した負極用電極板を用いて作製した角形非水電解液二次電池の縦断面を示す。図３において、１１は耐有機電解液性のステンレス鋼板を加工した電池ケース、１２は安全弁を設けた封口板、１３は絶縁パッキングを示す。１４は極板群であり、これは正極用電極板１５および負極用電極板１６がセパレータ１７を介して複数回渦巻状に巻回されている。そして正極用電極板１５からは正極リード１５ａが引き出されて封口板１２に接続され、負極用電極板１６からは負極リード１６ａが引き出されて電池ケース１１の底部に接続されている。１８は絶縁リングで、極板群１４の上下部にそれぞれ設けられている。
【００２９】
以下、前記角形非水電解液二次電池の作製について説明する。
【００３０】
正極用電極板１５，負極用電極板１６にそれぞれ正極リード１５ａ，負極リード１６ａを取り付け、セパレータ１７を介して渦巻状に巻回し、その後プレスして厚さ４．５ｍｍ，高さ４２ｍｍの群として電池ケース１１内に収納した。
【００３１】
電解液には炭酸エチレンと炭酸ジエチルの等容積混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム１モル／リットルの割合で溶解したものを用い、その所定量を極板群１４に注入した後、電池を密封口し、試験電池として、本発明の実施例，比較例で作製した負極用電極板を用いてそれぞれ角形非水電解液二次電池を作製した。
【００３２】
比較例で作製した負極用電極板を用いた角形非水電解液二次電池は、正極用電極板とセパレータを渦巻状に巻回した時に、負極用電極板の間欠塗工始端部の離脱が発生した。また過充電した際の電池内部の熱安定性も不安定であったことから、本発明の実施例で作製した負極用電極板を用いた方が電池特性的にも優れていることが判明した。
【００３３】
【発明の効果】
前記に説明したように、本発明は集電体の両面に負極活物質が存在する部分と、集電体の片面のみに負極活物質が存在する部分と、集電体のみの部分とを形成した負極用電極板において、集電体の片面のみに負極活物質が存在する部分の先端に間欠塗工時の間欠塗工始端部を位置させ、また集電体の両面に負極活物質が存在する部分の密度を制御することにより、圧延時の間欠塗工始端部の浮上および剥れを改善することができ、熱安定性に優れた非水電解液二次電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における負極用電極板の要部断面図
【図２】比較例における負極用電極板の要部断面図
【図３】本発明の実施例と比較例における負極用電極板を用いた角形非水電解液二次電池の断面図
【符号の説明】
１  集電体
２  両面塗工部
３  片面塗工部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ  間欠塗工始端部
５  間欠塗工終端部
１１  電池ケース
１２  封口板
１３  絶縁パッキング
１４  極板群
１５  正極用電極板
１５ａ  正極リード
１６  負極用電極板
１６ａ  負極リード
１７  セパレータ
１８  絶縁リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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