特開 2022-38871 二次電池及び二次電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022038871

(43)【公開日】2022-03-10

(54)【発明の名称】二次電池及び二次電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20220303BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20220303BHJP

   H01M 4/02 20060101ALI20220303BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20220303BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 W

H01M10/0587

H01M4/02 Z

H01M4/13

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020143572

(22)【出願日】2020-08-27

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107249

【弁理士】

【氏名又は名称】中嶋 恭久

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼士 祐輔

【テーマコード（参考）】

5H028

5H029

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028CC07

5H028CC08

5H028CC10

5H028CC12

5H028HH01

5H028HH03

5H029AJ02

5H029AJ05

5H029AK03

5H029AL06

5H029AM02

5H029AM07

5H029BJ14

5H029HJ08

5H029HJ09

5H029HJ12

5H050AA02

5H050AA07

5H050BA17

5H050CA07

5H050CB07

5H050FA05

5H050FA08

5H050FA10

5H050HA08

5H050HA09

5H050HA12

(57)【要約】

【課題】効果的にハイレート劣化の進行を抑制する。
【解決手段】二次電池は、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５を捲回してなる電極体１０を備える。そして、電極体１０は、この電極体１０の捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部５１と、これら両低空隙率部５１間に設けられた該両低空隙率部５１よりも空隙率の高い高空隙率部５２と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セパレータを挟んで積層された正負の電極シートを捲回してなる電極体を備え、
前記電極体は、該電極体の捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部と、前記両低空隙率部間に設けられた該両低空隙率部よりも空隙率の高い高空隙率部と、を備える二次電池。

【請求項2】

前記各電極シートには、互いに異なる空隙率を有して前記電極体の周方向となる前記各電極シートの長さ方向に延在する第１領域及び第２領域が設定されるとともに、
前記各電極シートは、前記電極体の捲回軸方向となる前記各電極シートの幅方向に離間した一対の前記第１領域間に該各第１領域よりも前記空隙率の高い前記第２領域が配置された構成を有する請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記各電極シートは、前記電極体の捲回軸方向となる前記各電極シートの幅方向に離間した一対の前記第２領域間に前記第１領域が配置された構成を有する
請求項２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記各電極シートは、シート状の集電体と該集電体上に積層された電極活物質層とを有するものであって、
前記第２領域は、前記電極活物質層に設けられた複数の微細穴を有する穴空け加工部である請求項２又は請求項３に記載の二次電池。

【請求項5】

前記各電極シートは、シート状の集電体と該集電体上に積層された電極活物質層とを有するものであって、
前記第１領域は、前記電極活物質層上に積層された絶縁被膜層を有して積層方向に圧縮された積層圧縮成形部である請求項２～請求項４の何れか一項に記載の二次電池。

【請求項6】

前記各電極シートは、シート状の集電体と該集電体上に積層された電極活物質層とを有するものであって、
前記第１領域及び第２領域は、互いに前記電極活物質層の材料密度が異なる
請求項２～請求項５の何れか一項に記載の二次電池。

【請求項7】

セパレータを挟んで積層された正負の電極シートを捲回してなる電極体を備えた二次電池の製造方法であって、
互いに異なる空隙率を有して前記電極体の周方向となる前記各電極シートの長さ方向に延在する第１領域及び第２領域を前記各電極シートに形成する工程を備えるとともに、
前記第１領域及び第２領域を前記各電極シートに形成する工程は、前記電極体の捲回軸方向となる前記各電極シートの幅方向に離間した一対の前記第１領域間に該各第１領域よりも前記空隙率の高い前記第２領域を配置するものである二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池及び二次電池の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、セパレータを挟んで積層された正負の電極シートを捲回してなる電極体を備えた二次電池がある。例えば、特許文献１に記載の二次電池は、その電極体に非水性の電解液を含浸させたリチウムイオン二次電池としての構成を有している。更に、その電極体を正負の電極端子を有したケース内に封缶することにより単電池が形成される。そして、上記従来例の二次電池は、複数の単電池が束ねられた組電池としての構成を有している。

【0003】

また、上記のような電極体を備える二次電池には、大きな電流が流れるハイレート充放電時、その電極体が膨張することで、この電極体に含浸された電解液が外部に流出するという問題がある。

【0004】

この点を踏まえ、上記特許文献１に記載の二次電池は、組電池を構成する各単電池間に介在されたスペーサが、そのケースを介して電極体の端部に荷重を加える構成となっている。更に、例えば、特許文献２には、そのスペーサによる押圧位置及び非押圧位置を予め規定する構成が開示されている。そして、このような構成を採用することで、上記のようなハイレート劣化の進行を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－４７２４号公報

【特許文献2】特開２０１８－１８１７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来技術のようにケースの外側から電極体を押圧する構成では、その荷重の印加による電解液の流出抑制効果にも限りがある。そして、その荷重の印加により、ケースの耐久性が低下する、或いは、その電極反応にムラが生ずる等といった問題が発生する可能性があることから、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

【0007】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、効果的にハイレート劣化の進行を抑制することのできる二次電池及び二次電池の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する二次電池は、セパレータを挟んで積層された正負の電極シートを捲回してなる電極体を備え、前記電極体は、該電極体の捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部と、前記両低空隙率部間に設けられた該両低空隙率部よりも空隙率の高い高空隙率部と、を備える。

【0009】

上記構成によれば、電極体の捲回軸方向において、その低空隙率部を超えた電解液の流動が抑制される。その結果、電極体に含浸された電解液が、一対の低空隙率部間に挟まれた高空隙率部内に留まりやすくなる。そして、これにより、その電極体の軸方向端面を介した電解液の流出を抑制することができる。

【0010】

更に、高空隙率部よりも大きな密度を有する低空隙率部は、その高空隙率部よりも大きな膨張率を有している。このため、ハイレート充放電時には、その膨張率の差異に基づいて、低空隙率部から高空隙率部に向かう電解液の流れが形成される。そして、これにより、高空隙率部内の電解液に対流が生ずることで、その電極体に含浸された電解液に塩濃度のムラが生じ難くなる。従って、上記構成によれば、効果的に、そのハイレート劣化の進行を抑制することができる。

【0011】

上記課題を解決する二次電池において、前記各電極シートには、互いに異なる空隙率を有して前記電極体の周方向となる前記各電極シートの長さ方向に延在する第１領域及び第２領域が設定されるとともに、前記各電極シートは、前記電極体の捲回軸方向となる前記各電極シートの幅方向に離間した一対の前記第１領域間に該各第１領域よりも前記空隙率の高い前記第２領域が配置された構成を有することが好ましい。

【0012】

上記構成によれば、簡素な構成にて、容易に、その捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部と、これら両低空隙率部間に設けられた高空隙率部と、を備えた電極体を形成することができる。

【0013】

上記課題を解決する二次電池において、前記各電極シートは、前記電極体の捲回軸方向となる前記各電極シートの幅方向に離間した一対の前記第２領域間に前記第１領域が配置された構成を有することが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、電極体に対し、その捲回軸方向両側を一対の低空隙率部に挟まれた複数の高空隙率部を形成することができる。その結果、より効果的に、そのハイレート劣化の進行を抑制することができる。

【0015】

上記課題を解決する二次電池において、前記各電極シートは、シート状の集電体と該集電体上に積層された電極活物質層とを有するものであって、前記第２領域は、前記電極活物質層に設けられた複数の微細穴を有する穴空け加工部であることが好ましい。

【0016】

即ち、電極活物質層に複数の微細穴を有する穴空け加工部は、穴空け加工が施されていない部分との比較において、より高い空隙率を有している。従って、上記構成によれば、容易に、精度よく、電極体を構成する各電極シートに対して、異なる空隙率を有した第１領域及び第２領域を設定することができる。

【0017】

上記課題を解決する二次電池において、前記各電極シートは、シート状の集電体と該集電体上に積層された電極活物質層とを有するものであって、前記第１領域は、前記電極活物質層上に積層された絶縁被膜層を有して積層方向に圧縮された積層圧縮成形部であることが好ましい。

【0018】

即ち、電極活物質層と絶縁被膜層とが一体に圧縮された積層圧縮成形部は、絶縁被膜層を有しない部分よりも圧縮率の高い高密度な組成を有する。従って、上記構成によれば、容易に、精度よく、電極体を構成する各電極シートに対して、異なる空隙率を有した第１領域及び第２領域を設定することができる。

【0019】

上記課題を解決する二次電池において、前記各電極シートは、シート状の集電体と該集電体上に積層された電極活物質層とを有するものであって、前記第１領域及び第２領域は、互いに前記電極活物質層の材料密度が異なることが好ましい。

【0020】

上記構成によれば、容易に、精度よく、電極体を構成する各電極シートに対して、異なる空隙率を有した第１領域及び第２領域を設定することができる。
上記課題を解決する二次電池の製造方法は、セパレータを挟んで積層された正負の電極シートを捲回してなる電極体を備えた二次電池の製造方法であって、互いに異なる空隙率を有して前記電極体の周方向となる前記各電極シートの長さ方向に延在する第１領域及び第２領域を前記各電極シートに形成する工程を備えるとともに、前記第１領域及び第２領域を前記各電極シートに形成する工程は、前記電極体の捲回軸方向となる前記各電極シートの幅方向に離間した一対の前記第１領域間に該各第１領域よりも前記空隙率の高い前記第２領域を配置するものである。

【0021】

上記構成によれば、簡素な構成にて、容易に、その捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部と、これら両低空隙率部間に設けられた高空隙率部と、を備えた電極体を形成することができる。そして、これにより、効果的にハイレート劣化の進行を抑制することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、効果的にハイレート劣化の進行を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】二次電池の斜視図。

【図2】電極体の分解図。

【図3】二次電池の側面図。

【図4】電極体の斜視図。

【図5】電極体の側面図。

【図6】電極シートの平面図。

【図7】電極シートの断面図。

【図8】電極シートの製造工程を示すフローチャート。

【図9】第２の実施形態における電極シートの製造工程を示すフローチャート。

【図10】第２の実施形態における電極シートの製造工程を説明する断面図。

【図11】第２の実施形態における電極シートの断面図。

【図12】別例の電極シートの断面図。

【図13】別例の電極体の側面図。

【図14】別例の電極体の側面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［第１の実施形態］
以下、二次電池に関する第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、二次電池１は、正極３、負極４、及びセパレータ５を一体化した電極体１０と、この電極体１０を収容するケース２０と、を備えている。そして、本実施形態の二次電池１は、そのケース２０内の電極体１０に、図示しない非水性の電解液を含浸させたリチウムイオン二次電池としての構成を有している。

【0025】

詳述すると、本実施形態の二次電池１において、正極３、負極４、及びセパレータ５は、シート状の外形を有して積層される。そして、これら正極３及び負極４、及びセパレータ５の積層体を捲回することにより、正極３と負極４との間にセパレータ５を挟み込む状態で、その径方向に正負の電極とセパレータ５とが交互に並ぶ電極体１０が形成されている。

【0026】

また、本実施形態のケース２０は、扁平略四角箱状のケース本体２１と、このケース本体２１の開口端２１ｘを閉塞する蓋部材２２と、を備えている。そして、本実施形態の電極体１０は、径方向外側から押圧されることにより、そのケース２０の箱形状に対応する扁平した外形を有するものとなっている。

【0027】

さらに詳述すると、図２に示すように、本実施形態の二次電池１において、正極３及び負極４は、それぞれ、シート状の外形を有した集電体３１と、この集電体３１上に積層された電極活物質層３２と、を備えた電極シート３５としての構成を有する。

【0028】

具体的には、アルミニウム等を素材とする正極集電体３１Ｐ上に、正極活物質となるリチウム遷移金属酸化物を含んだスラリーを塗工することにより、その正極活物質層３２Ｐを備えた正極３用の電極シート３５Ｐが形成される。また、銅等を素材とする負極集電体３１Ｎ上に、負極活物質となる炭素系材料を含んだスラリーを塗工することにより、その負極活物質層３２Ｎを備えた負極４用の電極シート３５Ｎが形成される。更に、本実施形態の二次電池１において、これら正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎは、帯状に整形される。そして、本実施形態の電極体１０は、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎが、その帯形状の幅方向（図２中、左右方向）に延びる捲回軸Ｌ周りに捲回された構造を有している。

【0029】

また、図１に示すように、ケース２０の蓋部材２２には、ケース２０の外側に突出する正極端子３７及び負極端子３８が設けられている。更に、図２に示すように、各電極シート３５には、それぞれ、その集電体３１上に電極活物質層３２が形成されていない未塗工部３９が形成されている。そして、本実施形態の二次電池１は、これらの未塗工部３９を利用して、その正極３を構成する電極シート３５Ｐと正極端子３７とが電気的に接続され、及び、その負極４を構成する電極シート３５Ｎと負極端子３８とが電気的に接続される構成となっている。

【0030】

具体的には、図１及び図２に示すように、本実施形態の電極体１０は、その捲回軸Ｌが長尺略矩形板状をなす蓋部材２２の長手方向（図１中、左右方向）に沿う状態で、ケース本体２１内に収容される。また、この電極体１０は、その捲回軸Ｌの一端側（図２中、左側の端部）に正極３を構成する電極シート３５Ｐの未塗工部３９Ｐを有し、他端側（同図中、右側の端部）に負極４を構成する電極シート３５Ｎの未塗工部３９Ｎを有している。更に、本実施形態の二次電池１においては、この状態で、その正極３を構成する電極シート３５Ｐの未塗工部３９Ｐと正極端子３７とが接続部材３７ｘを介して接続されるとともに、その負極４を構成する電極シート３５Ｎの未塗工部３９Ｎと負極端子３８とが接続部材３８ｘを介して接続される。そして、本実施形態の二次電池１は、その後、ケース本体２１の開口端２１ｘに対して蓋部材２２を接合することにより、その正極３と正極端子３７、及び負極４と負極端子３８とが電気的に接続された状態で、この電極体１０をケース２０内に封缶する構成となっている。

【0031】

尚、本実施形態の二次電池１において、ケース本体２１及び蓋部材２２は、例えば、アルミニウム合金やステンレス鋼等の金属材料を用いて形成される。そして、これらのケース本体２１及び蓋部材２２は、例えば、レーザー溶接等を用いて液密に接合される。

【0032】

また、図３に示すように、二次電池１は、その電極体１０とともにケース２０内に収容される絶縁フィルム４１を備えている。更に、この絶縁フィルム４１は、ケース本体２１の開口端２１ｘ側に開口する袋形状を有してケース２０内に収容される。そして、本実施形態の二次電池１は、この絶縁フィルム４１の袋形状内に電極体１０を配置することで、その電極体１０とケース２０とが絶縁される構成になっている。

【0033】

更に、図１に示すように、本実施形態の二次電池１においては、蓋部材２２に設けられた注入口４２を介して、そのケース２０内に電解液が注入される。尚、リチウムイオン二次電池としての構成を有する二次電池１の電解液には、有機溶媒中に支持塩となるリチウム塩を溶解させたものが用いられる。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、そのケース２０内に封缶された電極体１０に対して電解液が含浸される構成になっている。

【0034】

本実施形態の二次電池１において、注入口４２は、長尺略矩形板状をなす蓋部材２２の長手方向略中央部分に形成された安全弁４３の近傍に設けられている。また、ケース２０内には、その含浸により電極体１０に保持させる液量を超えた余剰の電解液が注入される。そして、本実施形態の二次電池１は、電解液の注入後、例えば、レーザー溶接等によって、その注入口４２が封止される構成となっている。

【0035】

（ハイレート劣化の抑制構造）
次に、本実施形態の二次電池１において、その電極体１０に形成されたハイレート劣化抑制構造について説明する。尚、以下に参照する各図中の電極体１０については、説明の便宜上、その形状を簡略化して図示するものとする。

【0036】

図４及び図５に示すように、本実施形態の二次電池１において、電極体１０は、その捲回軸Ｌの軸線方向に沿って交互に設けられた低空隙率部５１及び高空隙率部５２を備えている。具体的には、本実施形態の電極体１０は、捲回軸Ｌの軸線方向において、その両端部及び中央部に設けられた低空隙率部５１ａ～５１ｃと、これらの各低空隙率部５１間に設けられた高空隙率部５２ａ，５２ｂと、を備えている。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、その電極体１０に生ずるハイレート劣化の進行を抑制する構成となっている。

【0037】

即ち、大きな電流が流れるハイレート充放電時には、その電極体１０が膨張することにで、この電極体１０に含浸された電解液が外部に流出するという問題が生ずる。具体的には、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５を捲回してなる本実施形態の電極体１０においては、その正負の電極シート３５の巻き目が現われる電極体１０の軸方向端面１０ｓから（図２参照）、この電極体１０の外部に電解液が流出する。更に、このような電解液の流出は、正極３を構成する電極シート３５Ｐよりも、リチウムイオンの脱挿入による膨張収縮の大きい負極４を構成する電極シート３５Ｎにおいて、より顕著なものとなる。このため、ハイレート充電時には、その塩濃度の低い電解液が外部に流出し、ハイレート放電時には、その塩濃度の高い電解液が外部に流出する。そして、これにより、その電極体１０に含浸された電解液に塩濃度のムラが生ずることで、二次電池１の内部抵抗が上昇することになる。

【0038】

この点を踏まえ、本実施形態の電極体１０は、上記のように捲回軸方向に離間して設けられた一対の低空隙率部５１，５１間、換言すると、二つ一組の低空隙率部５１，５１の間に、その高空隙率部５２を配置する構成となっている。具体的には、本実施形態の電極体１０に設定された２つの高空隙率部５２ａ，５２ｂのうち、一方の高空隙率部５２ａは、電極体１０の捲回軸方向、一方側の端部（各図中、左側の端部）に設けられた低空隙率部５１ａと中央部に設けられた低空隙率部５１ｃとを対として、これらの両低空隙率部５１ａ，５１ｃ間に配置されている。そして、他方の高空隙率部５２ｂは、その電極体１０の捲回軸方向における他方側の端部（各図中、右側の端部）に設けられた低空隙率部５１ｂと中央部に設けられた低空隙率部５１ｃとを対として、これらの両低空隙率部５１ｂ，５１ｃ間に配置されている。

【0039】

即ち、このような構成を採用することで、電極体１０の捲回軸方向において、その各低空隙率部５１を超えた電解液の流動が抑制される。その結果、電極体１０に含浸された電解液が、その一対の低空隙率部５１，５１間に挟まれた高空隙率部５２内に留まりやすくなる。そして、本実施形態の電極体１０は、これにより、この高空隙率部５２を補液スペース５５とすることで、その軸方向端面１０ｓを介した電解液の流出を抑制する構成になっている。

【0040】

更に、高空隙率部５２よりも大きな密度を有する低空隙率部５１は、その高空隙率部５２よりも大きな膨張率を有している。このため、ハイレート充放電時には、その低空隙率部５１から高空隙率部５２に向かう電解液の流れが形成される。そして、本実施形態の電極体１０は、これにより、高空隙率部５２内の電解液に対流が生ずることで、その含浸された電解液に塩濃度のムラが生じ難い構成となっている。

【0041】

詳述すると、図６に示すように、本実施形態の二次電池１において、その電極体１０を構成する各電極シート３５には、互いに異なる空隙率を有して、その帯形状をなす各電極シート３５の長さ方向（図６中、上下方向）、つまりは捲回されることにより電極体１０の周方向に延在する帯状の第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が設定されている。更に、本実施形態の各電極シート３５においては、その第１領域Ｒ１が低空隙率領域αとしての構成を有し、その第２領域Ｒ２が高空隙率領域βとしての構成を有する。そして、本実施形態の各電極シート３５は、それぞれ、その電極体１０の捲回軸方向となる帯形状の幅方向（図６中、左右方向）に離間した対となる二つ一組の第１領域Ｒ１，Ｒ１の間に、これら両第１領域Ｒ１，Ｒ１よりも空隙率の高い第２領域Ｒ２が配置された構成となっている。

【0042】

具体的には、図６及び図７に示すように、本実施形態の各電極シート３５は、それぞれ、その集電体３１上に積層された電極活物質層３２の幅方向両端部及び中央部に第１領域Ｒ１を有している。そして、これらの各第１領域Ｒ１間に挟まれた幅方向位置に、それぞれ、その第２領域Ｒ２を有している。

【0043】

即ち、各電極シート３５において、電極活物質層３２の幅方向中央部に設けられた第１領域Ｒ１は、幅方向に離間した一対の第２領域Ｒ２，Ｒ２間に配置されている。そして、本実施形態の二次電池１においては、セパレータ５を挟んで積層されたこれらの各電極シート３５を捲回することにより、上記のように、その捲回軸方向に沿って交互に設けられた低空隙率部５１及び高空隙率部５２を備える電極体１０が形成されている（図４及び図５参照）。

【0044】

さらに詳述すると、図８のフローチャートに示すように、本実施形態の二次電池１においては、各電極シート３５の製造時、集電体３１上に電極活物質を含んだスラリーを塗布することにより電極活物質層３２を形成した後（ステップ１０１）、その電極活物質層３２に対する穴空け加工が行われる（ステップ１０２）。

【0045】

具体的には、この穴空け加工は、例えば、レーザー照射、或いは金型等を用いて行われる。また、穴空け加工が施されることにより、その電極活物質層３２に複数の微細穴（図示略）が形成される。更に、この穴空け加工は、各電極シート３５の第２領域Ｒ２に対して行われる。そして、本実施形態の各電極シート３５は、これにより、その互いに異なる空隙率を有した第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が形成される構成となっている。

【0046】

次に、本実施形態の作用について説明する。
即ち、電極シート３５の電極活物質層３２に対して穴空け加工を施すことで、その穴空け加工が施された部分、つまり穴空け加工部６０は、複数の微細穴を有するものとなる。従って、上記のように各電極シート３５の第２領域Ｒ２を対象とした穴空け加工を実行することにより、その第２領域Ｒ２が高空隙率領域βとなる。そして、この第２領域Ｒ２との比較において、その穴空け加工が施されていない第１領域Ｒ１が低空隙率領域αとなる。

【0047】

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）二次電池１は、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５を捲回してなる電極体１０を備える。そして、電極体１０は、この電極体１０の捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部５１と、これら両低空隙率部５１間に設けられた該両低空隙率部５１よりも空隙率の高い高空隙率部５２と、を備える。

【0048】

上記構成によれば、電極体１０の捲回軸方向において、その低空隙率部５１を超えた電解液の流動が抑制される。その結果、電極体１０に含浸された電解液が、一対の低空隙率部５１，５１間に挟まれた高空隙率部５２内に留まりやすくなる。そして、これにより、その電極体１０の軸方向端面１０ｓを介した電解液の流出を抑制することができる。

【0049】

更に、高空隙率部５２よりも大きな密度を有する低空隙率部５１は、その高空隙率部５２よりも大きな膨張率を有している。このため、ハイレート充放電時には、その膨張率の差異に基づいて、低空隙率部５１から高空隙率部５２に向かう電解液の流れが形成される。そして、これにより、高空隙率部５２内の電解液に対流が生ずることで、その電極体１０に含浸された電解液に塩濃度のムラが生じ難くなる。従って、上記構成によれば、効果的に、そのハイレート劣化の進行を抑制することができる。

【0050】

（２）電極体１０を構成する各電極シート３５には、互いに異なる空隙率を有して電極体１０の周方向となる各電極シート３５の長さ方向に延在する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が設定される。そして、各電極シート３５は、電極体１０の捲回軸方向となる各電極シート３５の幅方向に離間した一対の第１領域Ｒ１間に、これらの両第１領域Ｒ１よりも空隙率の高い第２領域Ｒ２が配置された構成を有する。

【0051】

上記構成によれば、簡素な構成にて、容易に、その捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部５１と、これら両低空隙率部５１間に設けられた高空隙率部５２と、を備えた電極体１０を形成することができる。

【0052】

（３）各電極シート３５は、電極体１０の捲回軸方向となる各電極シート３５の幅方向に離間した一対の第２領域Ｒ２間に、第１領域Ｒ１が配置された構成を有する。
上記構成によれば、電極体１０に対し、その捲回軸方向両側を一対の低空隙率部５１に挟まれた複数の高空隙率部５２を形成することができる。その結果、より効果的に、そのハイレート劣化の進行を抑制することができる。

【0053】

（４）各電極シート３５は、シート状の集電体３１と、この集電体３１上に積層された電極活物質層３２と、を有する。そして、第２領域Ｒ２は、その電極活物質層３２に設けられた複数の微細穴を有する穴空け加工部６０として構成される。

【0054】

即ち、電極活物質層３２に複数の微細穴を有する穴空け加工部６０は、穴空け加工が施されていない部分との比較において、より高い空隙率を有している。従って、上記構成によれば、容易に、精度よく、電極体１０を構成する各電極シート３５に対して、異なる空隙率を有した第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を設定することができる。

【0055】

［第２の実施形態］
以下、二次電池に関する第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略することとする。

【0056】

本実施形態においては、上記第１の実施形態との比較において、その電極体１０を構成する各電極シート３５Ｂの構成、詳しくは、その互いに異なる空隙率を有して電極体１０の周方向に延在する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の構造、及び、その製造方法が相違する。

【0057】

詳述すると、図９～図１１に示すように、本実施形態においては、各電極シート３５Ｂの製造時、集電体３１上に電極活物質を含んだスラリーを塗布することにより電極活物質層３２を形成した後（ステップ２０１）、その電極活物質層３２上に、絶縁被膜層７０が形成される（ステップ２０２）。

【0058】

具体的には、この絶縁被膜層７０は、絶縁性の金属酸化物を用いて形成されることにより、熱抵抗層（HRL:Heat Resistance Layer）７１としての機能を有する。また、この絶縁被膜層７０は、各電極シート３５Ｂにおける第１領域Ｒ１を設定する位置、即ち、各電極シート３５Ｂの幅方向両端部及び中央部に形成される。更に、本実施形態では、上記ステップ２０２において、電極活物質層３２上に絶縁被膜層７０を積層した後、各電極シート３５Ｂを、その電極活物質層３２及び絶縁被膜層７０の積層方向（図１０中、上下方向）、つまりは各電極シート３５Ｂの厚み方向に圧縮する（ステップ２０３）。そして、これにより、その部分的に絶縁被膜層７０が積層された各電極シート３５Ｂを平坦化することで、互いに異なる空隙率を有して各電極シート３５Ｂの長さ方向（図１０及び図１１中、紙面に直交する方向）、つまりは電極体１０の周方向に延在する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が形成される構成となっている。

【0059】

即ち、本実施形態の各電極シート３５Ｂにおいて、第１領域Ｒ１は、電極活物質層３２上に積層された絶縁被膜層７０を有して積層方向に圧縮された積層圧縮成形部７５としての構成を有している。つまり、本実施形態の各電極シート３５Ｂにおいては、電極活物質層３２と絶縁被膜層７０とが一体に圧縮されることにより、絶縁被膜層７０を有しない第２領域Ｒ２よりも、その第１領域Ｒ１の方が、より圧縮率の高い高密度な組成を有するものとなっている。そして、本実施形態の各電極シート３５Ｂは、これにより、その低空隙率領域αとしての構成を有する第１領域Ｒ１と、高空隙率領域βとしての構成を有する第２領域Ｒ２と、を備えるものとなっている。

【0060】

以上、本実施形態においてもまた、これらの各電極シート３５Ｂを捲回することで、当該各電極シート３５Ｂに形成された第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が、それぞれ、その電極体１０に設定された低空隙率部５１及び高空隙率部５２を形成する。従って、本実施形態の構成を採用しても上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0061】

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0062】

・図１２に示す電極シート３５Ｃのように、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで、電極活物質層３２の材料密度が異なる構成を採用してもよい。このような構成を採用しても、その第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に対して、互いに異なる空隙率を設定することができる。

【0063】

例えば、この図１２に示す別例においては、各電極シート３５Ｃの製造時、集電体３１上に電極活物質層３２を形成する際、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを区別して、その電極活物質を含んだスラリーの塗工が行われる。具体的には、第２領域Ｒ２に対しては、粒子の大きさが略均質なスラリーを塗布する一方、第１領域Ｒ１に対しては、その第２領域Ｒ２に塗布するスラリーの粒子よりも小さな粒子が混在したスラリーを塗布する。即ち、比較的大きな粒子と小さな粒子とが混在することにより、その大きな粒子が形成する隙間内に小さな粒子が入り込む。そして、これにより、第２領域Ｒ２よりも第１領域Ｒ１の材料密度を高くすることで、高材料密度部８１である第１領域Ｒ１が低空隙率領域αとなり、低材料密度部８２である第２領域Ｒ２が高空隙率領域βとなる。

【0064】

・上記実施形態では、電極体１０は、その捲回軸方向、両端部及び中央部に設けられた低空隙率部５１ａ～５１ｃと、これらの各低空隙率部５１間に設けられた高空隙率部５２ａ，５２ｂと、を備えることとした。

【0065】

しかし、これに限らず、例えば、図１３に示すように、電極体１０Ｄの捲回軸方向、その両端部に設けられた低空隙率部５１に加え、これらの両低空隙率部５１の間となる位置に、互いに離間した複数の低空隙率部５１を設ける。そして、これら各低空隙率部５１間に、それぞれ、高空隙率部５２を配置する構成としてもよい。このような構成を採用することで、その捲回軸方向両側を一対の低空隙率部５１に挟まれた高空隙率部５２の数を増やすことができる。

【0066】

・また、図１４に示す電極体１０Ｅのように、捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部５１間に配置された高空隙率部５２の数が一つの構成としてもよい。即ち、捲回軸方向に離間した一対の低空隙率部５１及びこれら両低空隙率部５１間に配置された高空隙率部５２の組数は、任意に変更してもよい。

【0067】

・上記各実施形態では、セパレータ５とともに捲回されることにより電極体１０を構成する各電極シート３５に対し、互いに異なる空隙率を有して電極体１０の周方向となる各電極シート３５の長さ方向に延在する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を設定する。そして、電極体１０の捲回軸方向となる各電極シート３５の幅方向に離間した一対の第１領域Ｒ１間に、これらの両第１領域Ｒ１よりも空隙率の高い第２領域Ｒ２を配置することにより、電極体１０の低空隙率部５１及び高空隙率部５２を形成することとした。しかし、これに限らず、正負の電極シート３５の何れか一方、例えば、負極４を構成する各電極シート３５Ｎにのみ、その第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を設定する構成としてもよい。

【0068】

・上記各実施形態では、集電体３１上に積層された電極活物質層３２の構造に基づいて、各電極シート３５に空隙率の異なる第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を形成することにより、電極体１０の低空隙率部５１及び高空隙率部５２を形成することとした。しかし、これに限らず、その他の方法により、電極体１０に低空隙率部５１及び高空隙率部５２を形成しておよい。例えば、集電体３１の構造に基づいて、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を形成する構成としてもよい。そして、セパレータ５の構造に基づいて、電極体１０の低空隙率部５１及び高空隙率部５２を形成する構成であってもよい。

【0069】

・上記各実施形態では、二次電池１は、リチウムイオン二次電池としての構成を有することとしたが、ケース２０内の電極体１０に電解液を含浸させる構成であれば、リチウムイオン電池以外の構成を有した二次電池に適用してもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…二次電池
５…セパレータ
１０…電極体
３５…電極シート
５１…低空隙率部
５２…高空隙率部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】