(57)【要約】  本開示は、非水電解質二次電池において、電極群の最外周面に貼着されたテープの充放電に伴う破断を抑制することを目的とする。本開示の一態様に係る非水電解質二次電池は、巻回型の電極群（１４）と、電極群（１４）の最外周面に電極群の巻き終わり端Ｅを固定するように、電極群（１４）の最外周面に貼着されたテープ（４０），（４１）とを含む。テープ（４０），（４１）は、基材層と粘着層とを含む２つの粘着領域（４２），（４３）と、２つの粘着領域（４２），（４３）に挟まれて基材層のみからなる非粘着領域（４４）とを有する。非粘着領域（４４）は、電極群（１４）の最外周に位置している巻き終わり端Ｅを巻き方向に跨ぐように配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する有底筒状のケース本体と、
前記ケース本体に収容され、正極板及び負極板がセパレータを介して巻回された電極群と、
前記電極群の最外周面に前記電極群の巻き終わり端を固定するように、前記電極群の最外周面に貼着されたテープと、を備え、
前記テープは、基材層と粘着層とを含む２つの粘着領域と、前記２つの粘着領域に挟まれて基材層のみからなる非粘着領域とを有し、
前記非粘着領域は、前記電極群の最外周に位置している巻き終わり端を巻き方向に跨ぐように配置されている、非水電解質二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の非水電解質二次電池において、
前記非粘着領域は、前記負極板のうち、前記電極群の最外周に位置している巻き終わり端を巻き方向に跨ぐように配置され、
前記電極群の最外周面には、前記負極板の集電体が露出し、前記集電体が前記ケース本体に接触している、非水電解質二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載の非水電解質二次電池において、
前記電極群の最外周の全面において、前記負極板の前記集電体が露出している、非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群と、電極群及び電解液を収容した電池ケースとを備える非水電解質二次電池が知られている。この二次電池では、電極群の最外周面にテープを貼着して電極群を固定している。【０００３】
上記の二次電池に用いられるテープとして、一般的に、強度、電解液に対する耐性、加工性、コスト等の観点から、ポリプロピレン等の基材層である樹脂フィルムの片面の全面に粘着層を形成したものが用いられている。【０００４】
特許文献１には、二次電池の最外周に負極集電体が配置されるように電極群を構成し、その電極群を電池ケースに収容し、最外周の負極集電体と、電池ケースを直接、接触導通させる構成が記載されている。電極群の膨張時には、電極群を電池ケースに収容したときより電極群と電池ケースとの接触面積が増大するとされている。これにより、集電面積を大きくすることで電池抵抗を低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次電池の充放電を繰り返すと、電極群が膨張することが一般的に知られている。巻回電極群では、電極群の膨張に伴って電極群の巻き終り端が巻き方向に移動しようとする。その場合、電極群の巻き終り端近傍の局所的な範囲でテープが巻き方向に沿って引張応力を受けるため、テープが破断する可能性がある。特に、特許文献１に記載されているように電極群の最外周に負極集電体が配置されている場合、上記の課題が顕著になる。電極群の最外周面に貼着されたテープが破断すると、テープによる電極群の形状維持機能が失われてしまう。【０００７】
本開示の目的は、非水電解質二次電池において、電極群の最外周面に貼着されたテープの充放電に伴う破断を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る非水電解質二次電池は、開口部を有する有底筒状のケース本体と、ケース本体に収容され、正極板及び負極板がセパレータを介して巻回された電極群と、電極群の最外周面に電極群の巻き終わり端を固定するように、電極群の最外周面に貼着されたテープと、を備え、テープは、基材層と粘着層とを含む２つの粘着領域と、２つの粘着領域に挟まれて基材層のみからなる非粘着領域とを有し、非粘着領域は、電極群の最外周に位置している巻き終わり端を巻き方向に跨ぐように配置されている、非水電解質二次電池である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る非水電解質二次電池によれば、電極群の最外周に位置している巻き終わり端を跨ぐように、テープの２つの粘着領域で挟まれた非粘着領域が配置される。これにより、電極群の膨張に伴って巻き終り端が移動しようとしてもテープが巻き終り端近傍の局所的な範囲から引張応力を受けるのではなく、互いに離間した粘着領域を介して電極群の最外周面からテープが引張応力を受ける。このように、テープが互いに離間した位置から引張応力を受けるため、その引張応力がテープの伸びに吸収されてテープの破断が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態の一例である非水電解質二次電池の断面図である。
【図２】図２は、実施形態の一例において、電極群を外周側から見た図である。
【図３】図３は、実施形態の一例において、電極群の外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。
【図４】図４は、実施形態の一例の非水電解質二次電池を構成するテープを展開状態で示す図である。
【図５】図５は、比較例の第１例において、電極群を外周側から見た図である。
【図６】図６は、比較例の第１例において、電極群の外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。
【図７】図７は、比較例の第２例において、テープを展開状態で示す図である。
【図８】図８は、実施形態の別例の非水電解質二次電池を構成するテープを展開状態で示す図である。
【図９】図９は、実施形態の別例において、電極群の外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態の別例において、電極群の外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態の別例において、電極群の外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、非水電解質二次電池の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下において「略」なる用語は、例えば、完全に同じである場合に加えて、実質的に同じとみなせる場合を含む意味で用いられる。さらに、以下において複数の実施形態、変形例が含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
【００１２】
図１は、実施形態の非水電解質二次電池１０の断面図である。図２は、非水電解質二次電池１０を構成する電極群を外周側から見た図である。図３は、実施形態において、電極群の外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。図４は、実施形態の非水電解質二次電池１０を構成するテープ４０,４１を展開状態で示す図である。図１から図３に例示するように、非水電解質二次電池１０は、巻回型の電極群１４と、電極群１４の最外周面に貼着された２本のテープ４０,４１(図２〜図４)と、非水電解質（図示せず）と、ケース本体１５及び封口体１６とを備える。巻回型の電極群１４は、正極板１１と、負極板１２と、セパレータ１３とを有し、正極板１１と負極板１２がセパレータ１３を介して渦巻状に巻回されている。以下では、電極群１４の軸方向一方側を「上」、軸方向他方側を「下」という場合がある。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。
【００１３】
正極板１１は、帯状の正極集電体と、当該集電体に接合された正極リード１９(図１)とを有する。正極リード１９は、正極集電体と正極端子を電気的に接続するための導電部材であって、電極群１４のうち、正極集電体の上端から軸方向αの一方側（上方）に延出している。正極リード１９は、例えば電極群１４の径方向βの略中央部に設けられている。正極リード１９は、帯状の導電部材である。正極リードの構成材料は特に限定されない。正極リード１９はアルミニウムを主成分とする金属によって構成されることが好ましい。
【００１４】
負極板１２は、帯状の負極集電体３５（図３）を有する。負極板１２では、電極群１４の最外周面において、負極集電体３５が、負極端子となる後述のケース本体１５の筒部の内側面に接触して、ケース本体１５に電気的に接続される。非水電解質二次電池１０では、ケース本体１５が負極端子となる。なお、ケース本体１５の筒部の内側面に電極群１４の最外周面に露出している負極集電体を接触させた状態で、負極集電体に負極リード(図示せず)を接続することもできる。この場合、その負極リードにおいて、負極集電体より下側に延出させた部分をケース本体１５の底板と電気的に接続させる。負極リードは、帯状の導電部材である。負極リードの構成材料は特に限定されない。負極リードはニッケル又は銅を主成分とする金属によって、またはニッケル及び銅の両方を含む金属によって構成されることが好ましい。
【００１５】
電極群１４は、上述の通り、正極板１１と負極板１２がセパレータ１３を介して渦巻状に巻回されてなる巻回構造を有する。正極板１１、負極板１２、及びセパレータ１３は、いずれも帯状に形成され、渦巻状に巻回されることで電極群１４の径方向βに交互に積層された状態となる。電極群１４において、各電極の長手方向が巻き方向γ(図３)となり、各電極の幅方向が軸方向α(図２)となる。本実施形態では、電極群１４の巻芯を含む巻芯部に空間２８が形成されている。電極群１４は、空間２８の中央において軸方向に延伸する巻中心軸２９の周囲で渦巻き状に巻回されている。ここで、巻中心軸２９は、空間２８の直径方向における中心位置で軸方向に延伸する中心軸であり、電極群１４の巻芯である。
【００１６】
図２、図３に示すように、２本のテープ４０，４１は、電極群１４の最外周面に電極群１４の巻き終わり端Ｅを固定するように、電極群１４の軸方向α両端部における最外周面に貼着される巻き止めテープである。各テープ４０，４１は、電極群１４の最外周に位置する負極板１２の巻き終わり端Ｅを巻き方向に跨ぐように、負極板１２の最外周面に貼着される。また、各テープ４０，４１の非粘着領域４４は、負極板１２のうち、電極群１４の最外周に位置している巻き終わり端Ｅを巻き方向γに跨ぐように配置されている。これにより、充放電に伴うテープ４０，４１の破断を抑制できる。テープ４０、４１は、後で詳しく説明する。
【００１７】
図１に示す例では、ケース本体１５と封口体１６によって、電極群１４及び非水電解質を収容する金属製の電池ケースが構成されている。電極群１４の上下には、絶縁板１７，１８がそれぞれ設けられる。正極リード１９は上側の絶縁板１７の貫通孔を通って封口体１６側に延び、封口体１６の底板であるフィルタ２２の下面に溶接される。非水電解質二次電池１０では、フィルタ２２と電気的に接続された封口体１６の天板であるキャップ２６が正極端子となる。
【００１８】
ケース本体１５は、開口部を有する有底筒状、例えば有底円筒形状の金属製容器である。ケース本体１５と封口体１６の間にはガスケット２７が設けられ、電池ケース内の密閉性が確保されている。ケース本体１５は、例えば側面部を外側からプレスして形成された、封口体１６を支持する張り出し部２１を有する。張り出し部２１は、ケース本体１５の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１６を支持する。封口体１６は、ケース本体１５の開口部を封口する。
【００１９】
封口体１６は、電極群１４側から順に積層された、フィルタ２２、下弁体２３、絶縁部材２４、上弁体２５、及びキャップ２６を有する。封口体１６を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２４を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２３と上弁体２５とは各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２４が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、例えば下弁体２３が破断し、これにより上弁体２５がキャップ２６側に膨れて下弁体２３から離れることにより両者の電気的接続が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２５が破断し、キャップ２６の開口部２６ａからガスが排出される。
【００２０】
以下、図２〜図４を参照しながら、電極群１４とテープ４０，４１について詳しく説明する。電極群１４では、負極板１２上でのリチウムの析出を防止するため、負極板１２は正極板１１よりも大きく形成される。具体的には、負極板１２の軸方向αの幅は、正極板１１(図１)よりも広い。また、負極板１２の巻き方向γにおける長手方向の長さは、正極板１１の長手方向の長さより大きい。これにより、電極群１４において、少なくとも正極板１１の正極活物質層が形成された部分が、セパレータ１３を介して負極板１２の負極活物質層が形成された部分に対向配置される。図３に示すように、負極板１２は、中間厚みの線で示す片面活物質領域１２ａと、中間厚みより太い線で示す両面活物質領域１２ｂと、中間厚みより細い線で示す無地領域１２ｃとを含んでいる。両面活物質領域１２ｂでは、負極集電体３５の内外両側面に負極活物質層が形成されている。片面活物質領域１２ａでは、負極集電体３５の巻芯側である内側面のみに負極活物質層が形成されている。無地領域１２ｃでは、負極集電体３５の内外両側面のいずれの面にも負極活物質層が形成されていない。図３では、破線により２枚のセパレータ１３を示している。
【００２１】
正極板１１は、帯状の正極集電体と、正極集電体上に形成された正極活物質層とを有する。本実施形態では、正極集電体の両面に正極活物質層が形成されている。正極集電体には、例えばアルミニウムなどの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。好適な正極集電体は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする金属の箔である。正極集電体の厚みは、例えば１０μｍ〜３０μｍである。
【００２２】
正極活物質層は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことが好ましい。正極板１１は、正極活物質、導電剤、結着剤、及びＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を含む正極合剤スラリーを正極集電体の両面に塗布した後、乾燥および圧延することにより作製される。
【００２３】
正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物が例示できる。リチウム含有遷移金属酸化物は、特に限定されないが、一般式Ｌｉ１＋ｘＭＯ２（式中、−０．２＜ｘ≦０．２、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌの少なくとも１種を含む）で表される複合酸化物であることが好ましい。
【００２４】
上記導電剤の例としては、カーボンブラック（ＣＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。上記結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等が併用されてもよい。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
正極板１１には、正極集電体３０を構成する金属の表面が露出した無地部(図示せず)が設けられる。無地部は正極リード１９が接続される部分であって、正極集電体３０の表面が正極活物質層に覆われていない部分である。無地部は、正極リード１９よりも幅広に形成される。無地部は、正極板１１の厚み方向に重なるように正極板１１の両面に設けられることが好適である。正極リード１９は、例えば、超音波溶接によって無地部に接合される。
【００２６】
負極板１２は、帯状の負極集電体３５と、負極集電体３５上に形成された負極活物質層とを有する。本実施形態では、負極集電体３５の両面に負極活物質層が形成されているが、図３に示すように、負極集電体３５の両面に負極活物質層が形成された両面活物質領域１２ｂの巻き終わり側に、負極集電体３５の内側面のみに負極活物質層が形成された片面活物質領域１２ａが続いている。負極板１２の無地領域１２ｃと片面活物質領域１２ａとを合わせた部分は、１周分以上の長さを有する。負極集電体３５には、例えば銅などの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。負極集電体３５の厚みは、例えば５μｍ〜３０μｍである。
【００２７】
負極活物質層は、負極活物質及び結着剤を含むことが好ましい。負極板１２は、例えば負極活物質、結着剤、及び水等を含む負極合剤スラリーを負極集電体３５の両面に塗布した後、乾燥および圧延することにより作製される。
【００２８】
負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、Ｓｉ、Ｓｎ等のリチウムと合金化する金属、又はこれらを含む合金、複合酸化物などを用いることができる。負極活物質層に含まれる結着剤には、例えば正極板１１の場合と同様の樹脂が用いられる。水系溶媒で負極合剤スラリーを調製する場合は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＣＭＣ又はその塩、ポリアクリル酸又はその塩、ポリビニルアルコール等を用いることができる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
図３に示すように、負極板１２の巻き終わり端部は、セパレータ１３の巻き終わり端部より巻き方向γに延びている。そして、電極群１４の最外周の全面において、負極集電体３５が露出している。この負極集電体３５が露出した電極群１４の最外周面が、ケース本体１５の筒部の内側面に接触してこの筒部に電気的に接続される。
【００３０】
セパレータ１３には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。セパレータ１３の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂が好ましい。セパレータ１３の厚みは、例えば１０μｍ〜５０μｍである。セパレータ１３は、電池の高容量化・高出力化に伴い薄膜化の傾向にある。セパレータ１３は、例えば１３０℃〜１８０℃程度の融点を有する。
【００３１】
そして、図２、図３に示すように、電極群１４の最外周面である負極板１２の最外周面に、負極板１２の巻き終わり端Ｅを固定するように、負極板１２の最外周面の軸方向両端部に２本のテープ４０，４１が貼着されている。テープ４０，４１は、例えばＰＰテープ等の絶縁材料製である。ＰＰテープは、多孔質性または非多孔性のポリプロピレン（ＰＰ）製の基材層の一方の面に粘着層が形成されたものである。テープ４０，４１の基材層は、強度、電解液に対する耐性、加工性、コスト等の観点から適宜選択すればよく、ポリプロピレンに限定せず、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等も用いることができる。また、基材層は積層構造とすることもでき、例えば、有機材料中に金属酸化物などの無機粒子が分散した耐熱層を基材層の一部に用いることができる。各テープの粘着層は、室温で接着性を有する樹脂で構成され、例えばアクリル系樹脂、ゴム系樹脂で構成される。
【００３２】
図２、図４に示すように、各テープ４０，４１は、粘着領域４２，４３と非粘着領域４４とがストライプ状に配置されている。具体的には、各テープ４０，４１は、巻き方向両端部に配置された２つの矩形領域である粘着領域４２，４３と、２つの粘着領域４２，４３に挟まれた矩形領域である非粘着領域４４とを含む。図４では、砂地部により粘着領域４２，４３を示し、無地部により非粘着領域４４を示している。２つの粘着領域４２，４３は、それぞれ基材層と粘着層とを含んでいる。非粘着領域４４は、基材層のみからなる。
【００３３】
各テープ４０，４１は、巻き方向γの中間部が負極板１２の巻き終わり端Ｅに跨って、負極板１２の巻き終わり端部と、最外周面の巻き戻り方向に位置する部分とに貼着されている。テープは、電極群１４の最外周面の軸方向αの中間部に１つのみ、または電極群１４の最外周面の軸方向αに離れた３つ以上の位置に貼着されてもよい。さらに、図３に示す例では、各テープ４０，４１は、電極群１４の最外周面の略１周分に貼着されている。
【００３４】
上記の非水電解質二次電池１０によれば、充放電に伴うテープ４０，４１の破断を抑制できる。具体的には、本発明者が従来技術で生じる上記の課題について鋭意解析を行ったところ、充放電に伴って電極群が膨張した際に、電極群の巻き終わり端部においてテープが局所的に伸ばされることでテープが破断に至ることがわかった。
【００３５】
実施形態では、テープ４０，４１のうち、２つの粘着領域４２，４３で挟まれた非粘着領域４４が、電極群１４の最外周に位置している負極板１２の巻き終わり端Ｅを巻き方向に跨ぐように配置される。これにより、充放電に伴って電極群１４が膨張した際に、テープ４０,４１が電極群１４の最外周面から受ける巻き方向γの引張応力は非粘着領域４４
全体に分散される。そのため、電極群１４が大きく膨張して、巻き終わり端の移動に伴うテープ４０，４１の伸び量が大きくなっても、その伸び量は非粘着領域４４全体に分散されるため、テープ４０，４１の単位長さ当たりの伸び量は小さく、テープ４０，４１の破断に至りにくい。
【００３６】
また、各テープ４０，４１の非粘着領域４４は、負極板１２のうち、電極群１４の最外周に位置している巻き終わり端Ｅを巻き方向に跨ぐように配置される。また、電極群１４の最外周面には、負極板１２の負極集電体３５が露出し、負極集電体３５がケース本体１５の筒部の内側面に接触している。これにより、上記のようにテープの伸びを大きくできることにより、二次電池の充放電時の膨張量を大きくできるので、最外周の負極板１２の負極集電体３５と電池ケースのケース本体１５の内側面との接触面積を大きくできる。これにより、本例のようにケース本体１５を負極端子として用いる場合に、集電面積を大きくできるので電池抵抗を低減できる。
【００３７】
また、電極群１４の最外周の全面において、負極集電体３５が露出しているので、負極集電体３５と電池ケースのケース本体１５の内側面との接触面積をより大きくできる。これにより、電池抵抗をより低減できる。
【００３８】
電極群１４の最外周面の周長(１周分長さ)に対する非粘着領域４４の周方向長さの割合は、小さすぎるとテープ破断抑制効果が減少する。テープ破断抑制効果を確保する面から、電極群１４の最外周面の周長に対する非粘着領域４４の周方向長さの割合は、５％以上の範囲が好ましく、２０％以上の範囲がさらに好ましい。
【００３９】
電極群１４の周方向についてのテープ全体の長さは、粘着領域と非粘着領域のどちらも十分な長さを確保できるよう、電極群１４の最外周面の略周長(１周分長さ)以上とすることが好ましい。テープの周方向長さは、後述の図１１に示す別例のように、電極群１４の最外周面の周長より大きくなってもよいが、テープの非粘着領域と粘着領域が重なると、その重なった部分の非粘着領域が伸びにくくなり、テープ破断抑制効果が減少する。このため、テープの粘着領域は、テープの非粘着領域に重ならないことが好ましい。
【００４０】
電極群１４の軸方向αについてのテープの幅は、小さすぎるとテープの固定力が低下するため、電極群１４の軸方向α長さに対して２０％以上が好ましい。本例のように、二次電池が２本以上のテープ４０，４１を含む場合には、複数のテープの幅の総和が、電極群の軸方向α長さに対して２０％以上となることが好ましい。また、本例のように、電極群１４の最外周に負極集電体３５が配置される構成においては、テープの幅が大きすぎると電極群１４の膨張が抑制され、電極群１４が電池ケースと接触導通しにくくなる。これにより、テープの幅の総和が電極群１４の軸方向α長さに対して４０％以下であることが好ましい。その場合、電極群１４の固定機能と、電極群１４と電池ケースとの接触の両立を図るために、電極群１４の軸方向αの両端にテープを配置することが好ましい。電極群１４は、軸方向中間部で軸方向両端部より充放電時に膨張しやすいので、電極群１４の軸方向αの両端にテープを配置することで膨張量を大きくして、電極群１４と電池ケースとを電気的に接続しやすくなる。
【００４１】
＜実験例＞
本開示の発明者は、下記の表１に示す条件で、実施例１及び比較例１，２の合計３種類の二次電池を作製し、所定の条件で充放電を行って、テープの破断の発生の有無を確認した。
【００４２】
【表１】
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【実施例】
【００４３】
[実施例１]
[正極板の作製]
正極活物質として、ＬｉＮｉ０．８８Ｃｏ０．０９Ａｌ０．０３Ｏ２で表されるリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物を用いた。その後、１００重量部のＬｉＮｉ０．８８Ｃｏ０．０９Ａｌ０．０３Ｏ２と、１重量部のアセチレンブラックと、１重量部のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（結着剤）とを混合し、さらにＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて、正極合材スラリーを調製した。次に、ペースト状の当該正極合材スラリーをアルミニウム箔からなる長尺な正極集電体の両面に塗布し乾燥機で乾燥させた後、所定の電極サイズに切り取って、ローラーを用いて圧延して、正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極板１１を作製した。なお、ＬｉＮｉ０．８８Ｃｏ０．０９Ａｌ０．０３Ｏ２の結晶構造は、層状岩塩構造（六方晶、空間群Ｒ３−ｍ）である。また、正極板の長さ方向中央部に活物質が形成されていない無地部を形成し、その無地部にアルミニウムの正極リードを超音波溶接で固定した。【００４４】
［負極板の作製］
負極活物質として、黒鉛粉末を９５重量部と、ケイ素酸化物を５重量部とを混合したものを用いた。そして、負極活物質を１００重量部と、バインダとしてのスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を１重量部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を１重量部とを混合した。そして、この混合したものを水に分散させて、負極合材スラリーを調製した。この負極合材スラリーを、銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥機により乾燥させてロールプレス機のローラーで所定厚さとなるように圧縮した。そして、負極活物質層が形成された長尺状の負極集電体を所定の電極サイズに切断した後、ニッケル製の負極リードを取り付けた。このとき、負極集電体の一方の端部に両面とも活物質が形成されていない無地部を形成して、その無地部に負極リードを超音波溶接で固定した。負極集電体の他方の端部には、両面とも活物質が形成されていない無地部である無地領域と、その無地領域に連続して片面のみに活物質が形成された片面塗布部である片面活物質領域とを形成した。これにより、負極板１２を作製した。【００４５】
［電極群の作製］
作製された正極板１１及び負極板１２を、セパレータ１３を介して渦巻状に巻回することにより、巻回型の電極群を作製した。その際、負極板１２は負極リードが形成された側の端部が内周側(巻き始め側)に位置し、片面活物質領域が形成された側の端部が外周側(
巻き終わり側)に位置し、かつ片面活物質領域の活物質塗布面が内面になるように巻回し
た。セパレータ１３には、ポリエチレン製の微多孔膜の片面にポリアミドとアルミナのフィラーを分散させた耐熱層が形成されたものを用いた。【００４６】
［電極群の固定］
厚さ１２μｍのポリプロピレンフィルム上に、ストライプ状にアクリル系粘着剤が５μｍ塗布されたテープ４０，４１を、図４に示すように切り出した。そして、上記のように作製した電極群の軸方向両端部に、それぞれ巻き方向に沿って上記のテープを貼り付けることで電極群を固定した。その際、図２、図３に示すように、テープ４０，４１の中央部の非粘着領域４４が負極板１２の巻き終わり端Ｅを巻き方向に跨ぐ位置に配置されるように、テープ４０，４１を電極群に貼り付けた。【００４７】
［非水電解液の調整］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝３：３：４となるように混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ６が１モル／Ｌとなるように添加して非水電解液を調製した。【００４８】
[二次電池の作製]
上記の電極群を、外径が２１ｍｍで高さが７０ｍｍの有底円筒形状のケース本体１５に収容し、当該電極群の上と下とに絶縁板１７，１８をそれぞれ配置し、ケース本体１５の内部に非水電解液を注入した。その後、ガスケット２７及び封口体１６により、ケース本体１５の開口端部を封口して、２１７００型の円筒型の非水電解質二次電池を作製した。【００４９】
また、実施例１では表１の非粘着領域割合の欄に示すように、電極群１４の最外周面の周長(１周分長さ)に対する非粘着領域４４の周方向長さの割合を、６５％とした。【００５０】
[比較例１]
図５は、比較例の第１例において、電極群１４を外周側から見た図である。図６は、比較例の第１例において、電極群１４の外周側部分を、軸方向に垂直な平面で切断した場合の断面図である。比較例１は、表１、図５、図６に示すように、テープ４０，４１の非粘着領域４４の位置を、電極群１４の最外周面の負極板１２の巻き終わり端Ｅから、巻き方向γに離れた部分である「負極板連続部」としている。テープ４０，４１の一端の粘着領域４３は、上記の巻き終わり端Ｅを巻き方向γに跨ぐように配置した。比較例１において、それ以外の構成は、実施例１と同様である。【００５１】
[比較例２]
図７は、比較例の第２例において、テープ５０を展開状態で示す図である。比較例２は、表１、図７に示すように、テープ５０の周方向における全領域を、図７に砂地部で示す粘着領域とし、そのテープ５０を電極群１４の最外周面に貼り付けた。比較例２において、それ以外の構成は、実施例１と同様である。  【００５２】
[試験方法]
上記実施例１及び比較例１，２の非水電解質二次電池を用いて、９４０ｍＡの電流で電池電圧が４．２Ｖになるまで定電流充電を行い、その後、４．２Ｖの電池電圧で電流値が２４０ｍＡになるまで定電圧充電することにより初期充電を行った。さらに、その後、９４０ｍＡの電流で電池電圧が２．５Ｖになるまで定電流放電することにより、初期放電を行った。このような初期充放電を行った後、電池を解体し、テープを観察することで、テープの破断の有無を確認した。上記の表１のテープ破断有無の欄に、テープの破断の有無の結果を示している。【００５３】
[試験結果]
表１に示すように、実施例１では、テープの破断が生じなかった。一方、比較例２では、テープが、負極板１２の巻き終わり端部に位置する部分で破断した。また、比較例１では、テープが非粘着領域を実施例１と同じ割合で有しているのにもかかわらず、テープが破断した。このような試験結果から、実施例１のように、負極板１２の巻き終わり端部に非粘着領域４４を配置することで、テープの破断を抑制できることを確認できた。【００５４】
図８は、実施形態の別例の非水電解質二次電池を構成するテープ４０ａ、４１ａを展開状態で示す図である。本例の場合、図４に示した構成の場合と異なり、各テープ４０ａ、４１ａは、２つの粘着領域４２ａ、４３ａの外側に位置する、テープの両端に、２つの非粘着領域４４ａ、４４ｂが配置される。このように、非粘着領域４４、４４ａ、４４ｂの一部である、非粘着領域４４ａ、４４ｂが、粘着領域４２ａ、４３ａよりテープ４０ａ、４１ａの端側に位置する構成としてもよい。本例において、その他の構成及び作用は、図１〜図４の構成と同様である。【００５５】
図９は、実施形態の別例において、電極群１４ａの外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。本例の場合、図３に示した構成の場合と異なり、電極群１４ａの最外周に位置する負極板１２の巻き終わり端Ｅ１より巻き方向に、２枚のセパレータ１３ａの最外周部がはみ出している。各テープ４０，４１の非粘着領域４４は、負極板１２の巻き終わり端Ｅ１と、２枚のセパレータ１３ａの巻き終わり端Ｅ２，Ｅ３とを巻き方向に跨ぐように配置されている。本例において、その他の構成及び作用は、図１〜図４の構成と同様である。【００５６】
図１０は、実施形態の別例において、電極群１４ｂの外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。本例の場合、図３に示した構成の場合と異なり、最外周のセパレータ１３ｂの巻き終わり側部分が、最外周の負極板１２の巻き終わり端Ｅ４よりより巻き方向に１周分以上延びることにより、電極群１４ｂの最外周の全面にわたってセパレータ１３ｂが配置される。これにより、図１〜図４の構成と異なり、電極群１４ｂの膨張時に、負極板１２をケース本体の内側面に接触導通させる効果は得られないが、テープの伸びを大きくできるので、充放電が制限されることを抑制できる。【００５７】
さらに、各テープ４０，４１は、電極群１４ｂの最外周面に位置するセパレータ１３ｂに、最外周のセパレータ１３ｂの巻き終わり端Ｅ５を固定するように、セパレータ１３ｂの最外周面に貼着されている。各テープ４０，４１の非粘着領域４４は、電極群１４ｂの最外周に位置しているセパレータ１３ｂの巻き終わり端Ｅ５を巻き方向に跨ぐように配置される。本例において、その他の構成及び作用は、図１〜図４の構成と同様である。【００５８】
なお、図示は省略するが、電極群の最外周面の全面にわたって正極板が配置されるようにし、最外周の正極板の巻き終わり端を固定するように、正極板の最外周面にテープを貼着してもよい。このとき、各テープの非粘着領域は、電極群の最外周に位置している正極板の巻き終わり端を巻き方向に跨ぐように配置される。【００５９】
図１１は、実施形態の別例において、電極群１４の外周側部分の軸方向に垂直な断面図である。本例の場合、図３に示した構成の場合より、各テープ４０ｂ、４１ｂの周方向一端側の粘着領域４３ａの長さが大きくなり、各テープ４０ｂ、４１ｂの長さが、電極群１４の最外周面の１周分の長さより大きくなっている。各テープ４０ｂ、４１ｂの周方向一端側の粘着領域４３ａは、当該テープ４０ｂ、４１ｂの周方向他端側部分の外側を覆って、その部分と、最外周の負極板１２の外側面とに貼着される。各テープ４０ｂ、４１ｂの非粘着領域４４は、電極群１４の最外周に位置している負極板１２の巻き終わり端Ｅを巻き方向に跨ぐように配置される。本例において、その他の構成及び作用は、図１〜図４の構成と同様である。【００６０】
また、上記の実施形態及び実施例による効果は、正極板材料、負極板材料、セパレータ材料のいずれにもよらず、巻き終わり端にテープを貼り付けた巻回型の電極群を持つ構成であれば、同様に効果を期待できると考えられる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  非水電解質二次電池、１１  正極板、１２  負極板、１２ａ  片面活物質領域、１２ｂ  両面活物質領域、１２ｃ  無地領域、１３,１３ａ  セパレータ、１４,１４ａ  電極群、１５  ケース本体、１６  封口体、１７，１８  絶縁板、１９  正極リード、２１  張り出し部、２２  フィルタ、２３  下弁体、２４  絶縁部材、２５  上弁体、２６  キャップ、２７  ガスケット、２８  空間、２９  巻中心軸、３５  負極集電体、４０,４０ａ,４０ｂ,４１,４１ａ,４１ｂ  テープ、４２，４２ａ,４３,４３ａ  粘着領域、４４  非粘着領域、５０  テープ。
【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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【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月11日(2020.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
［非水電解液の調製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝３：３：４となるように混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ６が１モル／Ｌとなるように添加して非水電解液を調製した。
【国際調査報告】
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