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(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】P2024092194
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】非水二次電池及び非水二次電池の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/052 20100101AFI20240701BHJP
H01M 10/0566 20100101ALI20240701BHJP
H01M 10/0587 20100101ALI20240701BHJP
H01M 4/13 20100101ALI20240701BHJP
H01M 50/489 20210101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
H01M10/052
H01M10/0566
H01M10/0587
H01M4/13
H01M50/489
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022207954
(22)【出願日】2022-12-26
(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
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520184767
【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】丸山 舜也
【テーマコード（参考）】
5H021
5H029
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H021AA06
5H021HH00
5H029AJ12
5H029AK03
5H029AL07
5H029AL08
5H029AM03
5H029AM07
5H029CJ07
5H029CJ13
5H029HJ00
5H050AA15
5H050BA17
5H050CA08
5H050CB08
5H050CB09
5H050GA09
5H050GA13
5H050HA00
(57)【要約】
【課題】電極体が備える湾曲部において、非水二次電池の充電による負極活物質の膨張に伴う局所的な抵抗の増加を抑制可能とした非水二次電池及び非水二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】正極板２１と、負極板２４と、非水電解液を保持するセパレータ２７とが、正極板２１と負極板２４との間にセパレータ２７が配置されるように積層された状態で捲回された電極体２０を備え、電極体２０は、電極体２０を構成する各層が湾曲した湾曲部を備え、正極板２１は、正極基材２２と、正極合剤層２３と、を備え、負極板２４は、箔状の負極基材２５と、充電時に電荷担体を吸蔵する負極活物質を含む負極合剤層２６と、負極合剤層２６とセパレータ２７との間の静摩擦係数が０．６０以上であり、正極合剤層２３とセパレータ２７との間の静摩擦係数が０．５０以下である。
【選択図】図４
【解決手段】正極板２１と、負極板２４と、非水電解液を保持するセパレータ２７とが、正極板２１と負極板２４との間にセパレータ２７が配置されるように積層された状態で捲回された電極体２０を備え、電極体２０は、電極体２０を構成する各層が湾曲した湾曲部を備え、正極板２１は、正極基材２２と、正極合剤層２３と、を備え、負極板２４は、箔状の負極基材２５と、充電時に電荷担体を吸蔵する負極活物質を含む負極合剤層２６と、負極合剤層２６とセパレータ２７との間の静摩擦係数が０．６０以上であり、正極合剤層２３とセパレータ２７との間の静摩擦係数が０．５０以下である。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極板と、負極板と、非水電解液を保持するセパレータとが、前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように積層された状態で捲回された電極体を備え、
前記電極体は、前記電極体を構成する各層が湾曲した湾曲部を備え、
前記正極板は、箔状の正極基材と、前記正極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる正極合剤層と、を備え、
前記負極板は、箔状の負極基材と、前記負極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる負極合剤層と、を備え、
前記負極合剤層は、充電時に電荷担体を吸蔵する負極活物質を含み、
前記負極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．６０以上であり、
前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．５０以下である
非水二次電池。
前記電極体は、前記電極体を構成する各層が湾曲した湾曲部を備え、
前記正極板は、箔状の正極基材と、前記正極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる正極合剤層と、を備え、
前記負極板は、箔状の負極基材と、前記負極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる負極合剤層と、を備え、
前記負極合剤層は、充電時に電荷担体を吸蔵する負極活物質を含み、
前記負極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．６０以上であり、
前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．５０以下である
非水二次電池。
【請求項2】
前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．３０以上である
請求項１に記載の非水二次電池。
請求項１に記載の非水二次電池。
【請求項3】
前記正極合剤層のうち前記セパレータと接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下であり、
前記セパレータのうち前記正極合剤層と接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下である
請求項２に記載の非水二次電池。
前記セパレータのうち前記正極合剤層と接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下である
請求項２に記載の非水二次電池。
【請求項4】
前記負極合剤層のうち前記セパレータと接する面の表面粗さは、０．６μｍ以上０．８μｍ以下であり、
前記セパレータのうち前記負極合剤層と接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下である
請求項１ないし３のうち何れか一項に記載の非水二次電池。
前記セパレータのうち前記負極合剤層と接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下である
請求項１ないし３のうち何れか一項に記載の非水二次電池。
【請求項5】
正極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる正極合剤層を備える正極板と、負極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる負極合剤層であって、充電時に電荷担体を吸蔵する負極活物質を含む前記負極合剤層を備える負極板と、非水電解液を保持するセパレータとを、前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように積層した状態で捲回することで、積層された各層が湾曲した湾曲部が形成された電極体を製造する電極体製造工程と、
前記電極体を収容したケースに非水電解液を注液する注液工程と、を含み、
前記電極体製造工程において製造される前記電極体では、
前記負極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．６０以上であり、
前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．５０以下である
非水二次電池の製造方法。
前記電極体を収容したケースに非水電解液を注液する注液工程と、を含み、
前記電極体製造工程において製造される前記電極体では、
前記負極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．６０以上であり、
前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．５０以下である
非水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、非水二次電池及び非水二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車やハイブリッド自動車は、その電源として非水二次電池を備える。非水二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池は、正極板と、負極板と、セパレータとが積層された電極体を備える。電極体の一例は、電極体を構成する各層が押圧された偏平部と、偏平部の両端に位置する部分であって、電極体を構成する各層が湾曲した湾曲部と、を備える（例えば、特許文献１）。電極体は、例えば、偏平部が角筒状のケースの側壁に対向するとともに、湾曲部が偏平部の上下に位置する状態でケースに収容される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１６１２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
リチウムイオン二次電池の充電時には、負極板に含まれる負極活物質が電荷担体となるリチウムイオンの吸蔵に伴って膨張することで、負極板の厚さが増加する。偏平部においては、充電時に負極活物質の膨張に伴って負極板の厚さが増加しても、ケースの側壁によって偏平部が拘束されるため、負極板とセパレータとが密着した状態が維持される。
【0005】
一方、湾曲部においては、充電時に負極活物質が膨張すると、負極板において湾曲部の外周方向に向かって負極板の厚さが増加する。このとき、負極板とセパレータとの間の静摩擦係数が小さい場合、負極板がセパレータに対して滑りながら負極板がうねるようにして変形することで、負極板とセパレータとの間に隙間が生じ易い。負極板とセパレータとの間に隙間が生じた部分は、正極板と負極板との間の距離である極間距離が増加した状態である。すなわち、電極体のなかで局所的に抵抗が高い部分が生じるため、電極体におけるリチウム析出耐性の低下を招く。なお、リチウムイオン二次電池以外の非水二次電池であっても、充電時に負極活物質の膨張が生じる構成においては、同様のメカニズムによって電荷担体となる金属イオンが金属として析出し易い状態となる。
【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非水二次電池は、正極板と、負極板と、非水電解液を保持するセパレータとが、前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように積層された状態で捲回された電極体を備え、前記電極体は、前記電極体を構成する各層が湾曲した湾曲部を備え、前記正極板は、箔状の正極基材と、前記正極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる正極合剤層と、を備え、前記負極板は、箔状の負極基材と、前記負極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる負極合剤層と、を備え、前記負極合剤層は、充電時に電荷担体を吸蔵する負極活物質を含み、前記負極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．６０以上であり、前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．５０以下である。
【0007】
負極合剤層とセパレータとの間の静摩擦係数が０．６０以上であることで、充電時において、湾曲部の外周方向に向かって負極板の厚さが増加する際に、セパレータが負極合剤層と密着した状態を維持しながら負極板の厚さの増加に追従して伸びる。これにより、湾曲部において、負極板とセパレータとの間の静摩擦係数が小さい場合に生じる負極板のうねりを抑制できるとともに、負極板とセパレータとの間に隙間が形成されることを抑制できる。
【0008】
また、仮に正極板とセパレータとの間の静摩擦係数が大きい場合、正極板とセパレータとの間の摩擦力がセパレータの変形に対する抵抗力として作用することで、セパレータが負極板の厚さの増加に追従して伸びにくくなる。この場合、負極板がセパレータに対して滑るように変形し易くなるため、結果として負極板とセパレータとの間に隙間が形成され易くなる。この点、正極合剤層とセパレータとの間の静摩擦係数が０．５０以下であることで、負極板の厚さの増加に追従してセパレータが伸びる際に、正極合剤層とセパレータとの間の摩擦力によってセパレータの変形が阻害され難くなる。結果として、負極板とセパレータとの間に隙間が形成されることを好適に抑制できる。
【0009】
上記非水二次電池において、前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．３０以上であることが好ましい。正極合剤層とセパレータとの間の静摩擦係数が過剰に小さい場合、電極体の製造時において、正極板及びセパレータの一方が他方に対して蛇行した状態で捲回される場合がある。この点、正極合剤層とセパレータとの間の静摩擦係数が０．３０以上であることで、セパレータに対して正極板が蛇行した状態で捲回されることを抑制できる。
【0010】
上記非水二次電池において、前記正極合剤層のうち前記セパレータと接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下であり、前記セパレータのうち前記正極合剤層と接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下であることが好ましい。正極合剤層の表面粗さと、セパレータの表面粗さとを上記の範囲内とすることで、正極合剤層とセパレータとの間の静摩擦係数を０．３０以上０．５０以下の範囲に制御することができる。
【0011】
上記非水二次電池において、前記負極合剤層のうち前記セパレータと接する面の表面粗さは、０．６μｍ以上０．８μｍ以下であり、前記セパレータのうち前記負極合剤層と接する面の表面粗さは、０．５μｍ以上０．７μｍ以下であることが好ましい。負極合剤層の表面粗さと、セパレータの表面粗さとを上記の範囲内とすることで、負極合剤層とセパレータとの間の静摩擦係数を０．６０以上に制御することができる。
【0012】
上記課題を解決するための非水二次電池の製造方法は、正極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる正極合剤層を備える正極板と、負極基材が備える面のうち相反する方向に面する２つの面に設けられる負極合剤層であって、充電時に電荷担体を吸蔵する負極活物質を含む前記負極合剤層を備える負極板と、非水電解液を保持するセパレータとを、前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように積層した状態で捲回することで、積層された各層が湾曲した湾曲部が形成された電極体を製造する電極体製造工程と、前記電極体を収容したケースに非水電解液を注液する注液工程と、を含み、前記電極体製造工程において製造される前記電極体では、前記負極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．６０以上であり、前記正極合剤層と前記セパレータとの間の静摩擦係数が０．５０以下である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、電極体が備える湾曲部において、非水二次電池の充電による負極活物質の膨張に伴う局所的な抵抗の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施形態について図１～図７を参照して説明する。
［リチウムイオン二次電池］
図１に示すように、非水二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池１０は、ケース１１と電極体２０とを備える。ケース１１は、上側に開口を有した偏平な有底角型の外形を有する。ケース１１は、電極体２０と非水電解液とを収容する。ケース１１は、対向して配置される一対の側壁１１Ａを備える。蓋体１２は、ケース１１の開口を閉塞する。ケース１１は、蓋体１２を取り付けることで直方体形状の密閉された電槽を構成する。
［リチウムイオン二次電池］
図１に示すように、非水二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池１０は、ケース１１と電極体２０とを備える。ケース１１は、上側に開口を有した偏平な有底角型の外形を有する。ケース１１は、電極体２０と非水電解液とを収容する。ケース１１は、対向して配置される一対の側壁１１Ａを備える。蓋体１２は、ケース１１の開口を閉塞する。ケース１１は、蓋体１２を取り付けることで直方体形状の密閉された電槽を構成する。
【0016】
蓋体１２には、正極の外部端子１３Ａと負極の外部端子１３Ｂとが設けられる。電極体２０における正極側の端部である正極側集電部２０Ａは、正極側集電部材１４Ａを介して正極の外部端子１３Ａに電気的に接続される。電極体２０における負極側の端部である負極側集電部２０Ｂは、負極側集電部材１４Ｂを介して負極の外部端子１３Ｂに電気的に接続される。蓋体１２は、非水電解液を注入するための注入口１５を備える。なお、外部端子１３Ａ，１３Ｂの形状は、図１に示す形状に限定されず、任意の形状でよい。
【0017】
リチウムイオン二次電池１０は、例えば、複数のリチウムイオン二次電池１０が並べられて構成される組電池の状態で用いられる。組電池の状態では、例えば、隣り合うリチウムイオン二次電池１０の側壁１１Ａ同士が対向するように所定の配列方向に並べられた状態で、複数のリチウムイオン二次電池１０を配列方向に挟み込む拘束荷重が付与される。これにより、複数のリチウムイオン二次電池１０が一体的に保持される。
【0018】
［電極体］
図２に示すように、電極体２０は、正極板２１と負極板２４とがセパレータ２７を介して積層された積層体を捲回した偏平な捲回体である。正極板２１、負極板２４、及びセパレータ２７は、それぞれの長手となる方向が長手方向Ｄ１と一致するように積層される。電極体２０は、セパレータ２７を挟んで積層された正極板２１と負極板２４とが、その帯形状の幅方向Ｄ２に沿って延びる捲回軸Ｌ１の周りに捲回された構造を有している。
図２に示すように、電極体２０は、正極板２１と負極板２４とがセパレータ２７を介して積層された積層体を捲回した偏平な捲回体である。正極板２１、負極板２４、及びセパレータ２７は、それぞれの長手となる方向が長手方向Ｄ１と一致するように積層される。電極体２０は、セパレータ２７を挟んで積層された正極板２１と負極板２４とが、その帯形状の幅方向Ｄ２に沿って延びる捲回軸Ｌ１の周りに捲回された構造を有している。
【0019】
電極体２０は、偏平部３１と、上湾曲部３２と、下湾曲部３３とを備える。偏平部３１は、相反する方向に面する一対の平面３１Ｓを備える。上湾曲部３２は、偏平部３１の上部に位置する。上湾曲部３２は、偏平部３１の上端から上側に膨らむ形状を有する。下湾曲部３３は、偏平部３１の下部に位置する。下湾曲部３３は、偏平部３１の下端から下側に膨らむ形状を有する。上湾曲部３２及び下湾曲部３３は、それぞれ電極体２０が備える湾曲部の一例である。
【0020】
電極体２０は、上湾曲部３２が蓋体１２側に位置するとともに、下湾曲部３３がケース１１の底面側に位置するように、捲回軸Ｌ１がケース１１の底面に平行に延在する状態でケース１１内に収容される。また、電極体２０は、ケース１１に収容された状態で、偏平部３１が備える平面３１Ｓの各々が、ケース１１が備える側壁１１Ａと対向する。
【0021】
図３に示すように、電極体２０は、積層方向Ｄ３において、正極板２１と負極板２４との間にセパレータ２７が配置されるように積層される。なお、積層方向Ｄ３は、長手方向Ｄ１と幅方向Ｄ２とを含む面に対して直交する方向である。
【0022】
［正極板］
正極板２１は、正極基材２２と、正極合剤層２３とを備える。正極基材２２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される箔状の金属が用いられる。正極合剤層２３は、正極基材２２の相反する方向に面する２つの面の各々に設けられる。正極基材２２は、幅方向Ｄ２の一端に、正極合剤層２３が形成されずに正極基材２２が露出した正極側未塗工部２２Ａを備える。正極基材２２が備える正極側未塗工部２２Ａは、捲回体の状態において、向かい合う部分が互いに圧接されて正極側集電部２０Ａを構成する。
正極板２１は、正極基材２２と、正極合剤層２３とを備える。正極基材２２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される箔状の金属が用いられる。正極合剤層２３は、正極基材２２の相反する方向に面する２つの面の各々に設けられる。正極基材２２は、幅方向Ｄ２の一端に、正極合剤層２３が形成されずに正極基材２２が露出した正極側未塗工部２２Ａを備える。正極基材２２が備える正極側未塗工部２２Ａは、捲回体の状態において、向かい合う部分が互いに圧接されて正極側集電部２０Ａを構成する。
【0023】
正極合剤層２３は、正極活物質、正極導電剤、及び正極結着剤を含む。正極合剤層２３の前駆体となる正極合剤ペーストは、さらに正極溶媒を含む。正極溶媒の一例は、有機溶媒の一例であるＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）溶液である。
【0024】
正極活物質は、リチウムイオン二次電池１０における電荷担体であるリチウムイオンを吸蔵及び放出可能なリチウム含有複合金属酸化物が用いられる。正極活物質は、充電時にリチウムイオンを放出するとともに、放電時にリチウムイオンを吸蔵する。リチウム含有複合酸化物は、リチウムと、リチウム以外の他の金属元素とを含む酸化物である。リチウム以外の他の金属元素は、例えば、ニッケル、コバルト、マンガン、バナジウム、マグネシウム、モリブデン、ニオブ、チタン、タングステン、アルミニウム、リチウム含有複合酸化物にリン酸鉄として含有される鉄からなる群から選択される少なくとも一種である。
【0025】
例えば、リチウム含有複合酸化物は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）である。例えば、リチウム含有複合酸化物は、ニッケル、コバルト及びマンガンを含有する三元系リチウム含有複合酸化物（ＮＣＭ）であって、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２）である。例えば、リチウム含有複合酸化物は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）である。なお、正極活物質の粒径（メジアン径Ｄ５０）は、例えば、２μｍ以上６μｍ以下である。
【0026】
正極導電剤は、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やカーボンナノファイバ等の炭素繊維、黒鉛が用いられる。正極結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、及びスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）からなる群から選択される少なくとも一種である。
【0027】
なお、正極板２１は、正極側未塗工部２２Ａと正極合剤層２３との境界に、絶縁層を備えてもよい。絶縁層は、絶縁性を有した無機成分と、結着材として機能する樹脂成分とを含む。無機成分は、粉末状のベーマイト、チタニア、及びアルミナからなる群から選択される少なくとも１つである。樹脂成分は、ＰＶＤＦ、ＰＶＡ、アクリルからなる群から選択される少なくとも１つである。
【0028】
［負極板］
負極板２４は、負極基材２５と、負極合剤層２６とを備える。負極基材２５は、銅または銅合金から構成される箔状の金属が用いられる。負極合剤層２６は、負極基材２５の相反する方向に面する２つの面の各々に設けられる。負極基材２５は、幅方向Ｄ２における正極側未塗工部２２Ａと反対に位置する端部において、負極合剤層２６が形成されずに負極基材２５が露出した負極側未塗工部２５Ａを備える。負極側未塗工部２５Ａは、捲回体の状態において、向かい合う部分が互いに圧接されて負極側集電部２０Ｂを構成する。
負極板２４は、負極基材２５と、負極合剤層２６とを備える。負極基材２５は、銅または銅合金から構成される箔状の金属が用いられる。負極合剤層２６は、負極基材２５の相反する方向に面する２つの面の各々に設けられる。負極基材２５は、幅方向Ｄ２における正極側未塗工部２２Ａと反対に位置する端部において、負極合剤層２６が形成されずに負極基材２５が露出した負極側未塗工部２５Ａを備える。負極側未塗工部２５Ａは、捲回体の状態において、向かい合う部分が互いに圧接されて負極側集電部２０Ｂを構成する。
【0029】
負極合剤層２６は、負極活物質、負極導電剤、負極増粘剤、及び負極結着剤を含む。また、負極合剤層２６の前駆体となる負極合剤ペーストは、さらに負極溶媒を含む。負極溶媒は、一例として、水である。負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な材料である。負極活物質は、充電時にリチウムイオンを吸蔵するとともに、放電時にリチウムイオンを放出する。負極活物質は、例えば、黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、カーボンナノチューブ等の炭素材料等が用いられる。負極活物質は、黒鉛粒子を非晶質炭素層で被覆した複合化粒子であってもよい。なお、負極活物質の粒径（メジアン径Ｄ５０）は、例えば、５μｍ以上１０μｍ以下である。
【0030】
負極導電剤は、例えば、正極導電剤と同様のものを用いることができる。負極増粘剤は、一例として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いることができる。また、ＣＭＣは、負極合剤ペーストにおいて負極活物質を分散させるための分散剤としても機能する。負極結着剤は、ＰＶＤＦ、ＰＶＡ、及びＳＢＲからなる群から選択される少なくとも一種である。
【0031】
［セパレータ］
セパレータ２７は、正極板２１と負極板２４との接触を防ぐとともに、正極板２１と負極板２４との間で非水電解液を保持する。非水電解液に電極体２０を浸漬させると、セパレータ２７の端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。
セパレータ２７は、正極板２１と負極板２４との接触を防ぐとともに、正極板２１と負極板２４との間で非水電解液を保持する。非水電解液に電極体２０を浸漬させると、セパレータ２７の端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。
【0032】
セパレータ２７は、ポリプロピレン製等の多孔性の不織布である。セパレータ２７としては、例えば、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、及びイオン導電性ポリマー電解質膜等を用いることができる。
【0033】
セパレータ２７の空孔率εは、例えば、５０％以上６０％以下である。なお、空孔率εは、単位体積Ｗ０あたりのセパレータ２７に含まれる各構成材料の質量をＷａ，Ｗｂ，…Ｗｎ、各構成材料の真密度をρａ，ρｂ，…ρｎとすると、ε＝｛１－（Ｗａ／ρａ＋Ｗｂ／ρｂ…＋Ｗｎ／ρｎ）／Ｗ０｝×１００として表される。
【0034】
［非水電解液］
非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。非水溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートからなる群から選択される一種または二種以上の材料である。支持塩は、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物である。
非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。非水溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートからなる群から選択される一種または二種以上の材料である。支持塩は、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物である。
【0035】
非水電解液には、被膜形成剤が添加される。被膜形成剤は、例えば、リチウムビスオキサレートボレート（ＬｉＢＯＢ）である。例えば、非水電解液におけるＬｉＢＯＢの濃度が０．００１以上０．１以下［ｍｏｌ／Ｌ］となるように、非水電解液にＬｉＢＯＢを添加する。
【0036】
［電極体を構成する各層間の摩擦係数］
図４に示すように、正極板２１は、セパレータ２７と接する正極接触面２１Ｓを備える。正極接触面２１Ｓは、正極合剤層２３が備える面である。正極板２１は、相反する方向に面する２つの正極接触面２１Ｓを備える。負極板２４は、セパレータ２７と接する負極接触面２４Ｓを備える。負極接触面２４Ｓは、負極合剤層２６が備える面である。負極板２４は、相反する方向に面する２つの負極接触面２４Ｓを備える。セパレータ２７は、第１接触面２７Ｓ１と第２接触面２７Ｓ２とを備える。第１接触面２７Ｓ１は、セパレータ２７のなかで正極接触面２１Ｓと接する面である。第２接触面２７Ｓ２は、セパレータ２７のなかで負極接触面２４Ｓと接する面である。
図４に示すように、正極板２１は、セパレータ２７と接する正極接触面２１Ｓを備える。正極接触面２１Ｓは、正極合剤層２３が備える面である。正極板２１は、相反する方向に面する２つの正極接触面２１Ｓを備える。負極板２４は、セパレータ２７と接する負極接触面２４Ｓを備える。負極接触面２４Ｓは、負極合剤層２６が備える面である。負極板２４は、相反する方向に面する２つの負極接触面２４Ｓを備える。セパレータ２７は、第１接触面２７Ｓ１と第２接触面２７Ｓ２とを備える。第１接触面２７Ｓ１は、セパレータ２７のなかで正極接触面２１Ｓと接する面である。第２接触面２７Ｓ２は、セパレータ２７のなかで負極接触面２４Ｓと接する面である。
【0037】
正極合剤層２３とセパレータ２７との間の第１静摩擦係数μ１は、０．５０以下となるように構成される。また、第１静摩擦係数μ１は、０．３０以上であることが好ましい。第１静摩擦係数μ１は、正極板２１が備える正極合剤層２３の正極接触面２１Ｓと、非水電解液を保持していない乾燥状態のセパレータ２７の第１接触面２７Ｓ１と、の間の静摩擦係数である。
【0038】
負極合剤層２６とセパレータ２７との間の第２静摩擦係数μ２は、０．６０以上となるように構成される。第２静摩擦係数μ２は、負極板２４が備える負極合剤層２６の負極接触面２４Ｓと、乾燥状態のセパレータ２７の第２接触面２７Ｓ２と、の間の静摩擦係数である。なお、第２静摩擦係数μ２の上限は、１．００以下であれば特に限定されない。
【0039】
第１静摩擦係数μ１は、正極板２１と乾燥状態のセパレータ２７とを用いてＪＩＳ Ｋ７１２５：１９９９に準じた方法によって測定される。例えば、乾燥状態のセパレータ２７に対して正極合剤層２３が接するように設置された正極板２１を、１００ｍｍ／ｍｉｎの速度でセパレータ２７の上を摺動させた際の静摩擦係数を測定することで求めることができる。第２静摩擦係数μ２は、負極板２４と乾燥状態のセパレータ２７とを用いて第１静摩擦係数μ１と同様の方法によって測定される。
【0040】
例えば、リチウムイオン二次電池１０の製造段階では、電極体２０として捲回される前の正極板２１及びセパレータ２７、並びに、負極板２４及びセパレータ２７を用いて第１静摩擦係数μ１及び第２静摩擦係数μ２を測定すればよい。
【0041】
例えば、リチウムイオン二次電池１０を解体して調べる場合には、まず、電極体２０に不要な傷がつかないようにケース１１から取り外す。そして、電極体２０から正極板２１、負極板２４、及び２つのセパレータ２７の各々を分離する。次いで、正極板２１、負極板２４、及びセパレータ２７の各々から非水電解液を有機溶剤で十分に洗浄した後、乾燥させた状態で第１静摩擦係数μ１及び第２静摩擦係数μ２を測定すればよい。
【0042】
［リチウムイオン二次電池の製造方法］
図５に示すように、リチウムイオン二次電池１０の製造方法は、ステップＳ１～Ｓ４を含む。ステップＳ１は、正極板２１を製造する工程と負極板２４を製造する工程とを含む源泉工程である。正極板２１を製造する工程は、正極基材２２に正極合剤ペーストを塗工する工程と、正極合剤ペーストを乾燥させて正極合剤層２３を形成する工程と、正極合剤層２３をプレスして厚さを調整する工程と、を含む。負極板２４を製造する工程は、負極基材２５に負極合剤ペーストを塗工する工程と、負極合剤ペーストを乾燥させて負極合剤層２６を形成する工程と、負極合剤層２６をプレスして厚さを調整する工程と、を含む。
図５に示すように、リチウムイオン二次電池１０の製造方法は、ステップＳ１～Ｓ４を含む。ステップＳ１は、正極板２１を製造する工程と負極板２４を製造する工程とを含む源泉工程である。正極板２１を製造する工程は、正極基材２２に正極合剤ペーストを塗工する工程と、正極合剤ペーストを乾燥させて正極合剤層２３を形成する工程と、正極合剤層２３をプレスして厚さを調整する工程と、を含む。負極板２４を製造する工程は、負極基材２５に負極合剤ペーストを塗工する工程と、負極合剤ペーストを乾燥させて負極合剤層２６を形成する工程と、負極合剤層２６をプレスして厚さを調整する工程と、を含む。
【0043】
ステップＳ２は、正極板２１と負極板２４とセパレータ２７とを用いて電極体２０を製造する電極体製造工程である。ステップＳ２では、まず、正極板２１と負極板２４とをセパレータ２７を介して積層した状態で捲回した後、さらに、偏平に押圧する。次いで、正極側未塗工部２２Ａを圧接して正極側集電部２０Ａを形成する。同様に、負極側未塗工部２５Ａを圧接して負極側集電部２０Ｂを形成する。以上の手順により、電極体２０が製造される。
【0044】
ステップＳ３は、電極体２０をケース１１内に収容する工程である。ステップＳ３では、正極側集電部２０Ａは、正極側集電部材１４Ａを介して正極の外部端子１３Ａと電気的に接続される。負極側集電部２０Ｂは、負極側集電部材１４Ｂを介して負極の外部端子１３Ｂと電気的に接続される。電極体２０がケース１１内に収容された後、ケース１１の上部の開口が蓋体１２によって塞がれる。
【0045】
ステップＳ４は、ケース１１内に収容された電極体２０を乾燥させる工程と、非水電解液を注液する注液工程とを含む。その後、エージングや初充電工程を経ることによって、リチウムイオン二次電池１０が製造される。なお、リチウムイオン二次電池１０を組電池に用いる場合には、複数のリチウムイオン二次電池１０を側壁１１Ａ同士が対向するように所定の配列方向に並べた状態で、拘束バンドや組電池用ケース、エンドプレート等を用いて拘束荷重を付与する。
【0046】
［実施形態の作用］
以下、図６，図７を参照して本実施形態の作用を説明する。
図６に示すように、リチウムイオン二次電池１０を充電すると、負極活物質が電荷担体であるリチウムイオンを吸蔵することで負極合剤層２６が膨張する。このとき、偏平部３１においては、負極合剤層２６が膨張しても、側壁１１Ａによって電極体２０が拘束される。したがって、偏平部３１においては、充電時における負極合剤層２６の膨張に伴う負極板２４の厚さの過剰な増加が抑制される。特に、組電池の状態でリチウムイオン二次電池１０を用いる場合には、拘束荷重が付与されることによって側壁１１Ａの変形量が低減されるため、偏平部３１における負極板２４の厚さの過剰な増加が好適に抑制される。
以下、図６，図７を参照して本実施形態の作用を説明する。
図６に示すように、リチウムイオン二次電池１０を充電すると、負極活物質が電荷担体であるリチウムイオンを吸蔵することで負極合剤層２６が膨張する。このとき、偏平部３１においては、負極合剤層２６が膨張しても、側壁１１Ａによって電極体２０が拘束される。したがって、偏平部３１においては、充電時における負極合剤層２６の膨張に伴う負極板２４の厚さの過剰な増加が抑制される。特に、組電池の状態でリチウムイオン二次電池１０を用いる場合には、拘束荷重が付与されることによって側壁１１Ａの変形量が低減されるため、偏平部３１における負極板２４の厚さの過剰な増加が好適に抑制される。
【0047】
一方で、上湾曲部３２及び下湾曲部３３においては、電極体２０の上下が拘束されていないことから、充電時における負極合剤層２６の膨張に伴って負極板２４の厚さが外周方向に向かって増加する。すなわち、充電時には、負極合剤層２６の膨張に伴って負極板２４が上下方向に伸びる状態となる。
【0048】
一例として、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、ＳＯＣ１０％からＳＯＣ９０％まで充電したときの負極合剤層２６の膨張率（厚さの増加率）は、１１０％以上１２０％以下である。すなわち、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、ＳＯＣ９０％のときの負極合剤層２６の厚さは、ＳＯＣ１０％のときの負極合剤層２６の厚さの１．１倍以上１．２倍以下である。本発明は、充電時に負極合剤層２６の厚さが１．１倍以上１．２倍以下に増加する非水二次電池において特に好適に作用する。
【0049】
図７に示すように、上湾曲部３２及び下湾曲部３３においては、充電時における負極合剤層２６の膨張に伴って、負極板２４には電極体２０の外周方向に向かって厚さが増加しようとする膨張力Ｆ１が作用する。同時に、負極板２４の負極接触面２４Ｓとセパレータ２７の第２接触面２７Ｓ２との間には、負極側静摩擦力Ｆ２が作用する。なお、負極側静摩擦力Ｆ２は、負極板２４に対して外周側に位置するセパレータ２７、及び、負極板２４に対して内周側に位置するセパレータ２７の両方との間で生じる。
【0050】
仮に第２静摩擦係数μ２が過剰に小さい場合、負極側静摩擦力Ｆ２の最大値が負極板２４に作用する膨張力Ｆ１よりも小さくなることがある。この場合、負極板２４がセパレータ２７の第２接触面２７Ｓ２に対して滑りながらうねるようにして変形することで、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が生じ易い。電極体２０において、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が生じた部分は、正極板２１と負極板２４との間の距離である極間距離が増加した状態であるため、電極体２０のなかで局所的に抵抗が高い部分となる。電極体２０のなかで局所的に抵抗が高い部分にはリチウムが析出し易くなるため、充放電に寄与するリチウムの量が減少することで電池性能の低下を招く。
【0051】
この点、第２静摩擦係数μ２を０．６０以上とすることで、負極側静摩擦力Ｆ２の最大値が大きくなるため、充電時にセパレータ２７が負極合剤層２６と密着した状態を維持しながら負極板２４の厚さの増加に追従して伸びる。これにより、負極板２４とセパレータ２７との間の第２静摩擦係数μ２が小さい場合に生じる負極板２４のうねりを抑制できるとともに、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることを抑制できる。
【0052】
また、充電時において負極板２４の厚さの増加に追従してセパレータ２７が伸びる際には、セパレータ２７には電極体２０の外周方向に向かって伸びる伸張力Ｆ３が作用する。セパレータ２７に作用する伸張力Ｆ３は、正極板２１の正極接触面２１Ｓとセパレータ２７の第１接触面２７Ｓ１との間に作用する正極側静摩擦力Ｆ４よりも大きい。すなわち、伸張力Ｆ３によってセパレータ２７が伸びる際には、正極接触面２１Ｓと第１接触面２７Ｓ１との間において、正極側静摩擦力Ｆ４が作用した後にセパレータ２７が正極接触面２１Ｓに対して滑るようにして伸びる。
【0053】
仮に第１静摩擦係数μ１が過剰に大きい場合、正極板２１とセパレータ２７との間の正極側静摩擦力Ｆ４がセパレータ２７の変形に対する抵抗力として作用することで、セパレータ２７が負極板２４の厚さの増加に追従して伸びにくくなる。この場合、セパレータ２７の変形が正極板２１によって抑えられることで、負極板２４がセパレータ２７に対して滑るように変形し易くなるため、結果として負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成され易くなる。
【0054】
この点、第１静摩擦係数μ１が０．５０以下であることで、負極板２４の厚さの増加に追従してセパレータ２７が伸びる際に、正極側静摩擦力Ｆ４によってセパレータ２７の変形が阻害され難くなる。結果として、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることを好適に抑制できる。
【0055】
なお、第１静摩擦係数μ１が過剰に大きく、かつ、正極板２１とセパレータ２７との間の動摩擦係数が大きい場合には、正極板２１とセパレータ２７との間の動摩擦力がセパレータ２７の変形に対する抵抗力として作用する場合もある。この点、第１静摩擦係数μ１が０．５０以下であれば、正極板２１とセパレータ２７との間の動摩擦係数も第１静摩擦係数μ１以下であることから、正極板２１とセパレータ２７との間の動摩擦力によってセパレータ２７の変形が阻害され難くなる。
【0056】
また、第１静摩擦係数μ１が過剰に小さい場合には、電極体２０の製造時において、内周側に捲回されたセパレータ２７に対して正極板２１が滑るように巻き付けられることで、セパレータ２７に対して正極板２１が蛇行した状態で捲回される場合がある。同様に、内周側に捲回された正極板２１に対してセパレータ２７が滑るように巻き付けられることで、正極板２１に対してセパレータ２７が蛇行した状態で捲回される場合がある。この点、第１静摩擦係数μ１が０．３０以上であることで、セパレータ２７に対して正極板２１が蛇行した状態で捲回されることを抑制できる。
【0057】
［静摩擦係数の制御方法］
第１静摩擦係数μ１は、正極板２１が備える正極合剤層２３の正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１に対して正の相関を有する。第１静摩擦係数μ１は、セパレータ２７が備える第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２に対して正の相関を有する。第２静摩擦係数μ２は、負極板２４が備える負極合剤層２６の負極接触面２４Ｓの表面粗さＲａ３に対して正の相関を有する。第２静摩擦係数μ２は、セパレータ２７が備える第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４に対して正の相関を有する。
第１静摩擦係数μ１は、正極板２１が備える正極合剤層２３の正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１に対して正の相関を有する。第１静摩擦係数μ１は、セパレータ２７が備える第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２に対して正の相関を有する。第２静摩擦係数μ２は、負極板２４が備える負極合剤層２６の負極接触面２４Ｓの表面粗さＲａ３に対して正の相関を有する。第２静摩擦係数μ２は、セパレータ２７が備える第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４に対して正の相関を有する。
【0058】
各表面粗さＲａ１～Ｒａ４は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される算術平均粗さ（Ｒａ）の測定方法に準じた方法よって測定される。なお、セパレータ２７が備える第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２は、第１接触面２７Ｓ１に開口が位置する孔部を除いた部分について測定される。同様に、セパレータ２７が備える第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４は、第２接触面２７Ｓ２に開口が位置する孔部を除いた部分について測定される。
【0059】
正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１を調整する方法の一例は、ステップＳ１の源泉工程のうち、正極板２１を製造する際の正極合剤層２３をプレスして厚さを調整する工程において、プレスロールの表面粗さを変えることである。例えば、表面粗さの値が大きいプレスロールを用いて正極合剤層２３をプレスすることで、正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１を大きくすることができる。例えば、表面粗さの値が小さいプレスロールを用いて正極合剤層２３をプレスすることで、正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１を小さくすることができる。同様に、負極接触面２４Ｓの表面粗さＲａ３を調整する方法の一例は、ステップＳ１の源泉工程において負極合剤層２６をプレスするプレスロールの表面粗さを変えることである。
【0060】
なお、第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２及び第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４を変えるようにセパレータ２７の製造条件を変えることによっても、第１静摩擦係数μ１及び第２静摩擦係数μ２を変えることができる。
【0061】
正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１は、例えば、０．５μｍ以上０．７μｍ以下である。また、第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２は、例えば、０．５μｍ以上０．７μｍ以下である。正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１と第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２とが上記の範囲内である状態は、第１静摩擦係数μ１が０．３０以上０．５０以下となる状態の一例である。
【0062】
負極接触面２４Ｓの表面粗さＲａ３は、例えば、０．６μｍ以上０．８μｍ以下である。また、第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４は、例えば、０．５μｍ以上０．７μｍ以下である。負極接触面２４Ｓの表面粗さＲａ３と第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４とが上記の範囲内である状態は、第２静摩擦係数μ２が０．６０以上となる状態の一例である。
【0063】
また、第１静摩擦係数μ１は、正極板２１が備える正極接触面２１Ｓとセパレータ２７が備える第１接触面２７Ｓ１との実効的な接触面積に対して正の相関を有する。したがって、第１接触面２７Ｓ１における正極接触面２１Ｓとの接触面積を変えるように、セパレータ２７の製造条件を変えることによっても第１静摩擦係数μ１を変えることができる。同様に、第２静摩擦係数μ２は、負極板２４が備える負極接触面２４Ｓとセパレータ２７が備える第２接触面２７Ｓ２との実効的な接触面積に対して正の相関を有する。したがって、第２接触面２７Ｓ２における負極接触面２４Ｓとの接触面積を変えるように、セパレータ２７の製造条件を変えることによっても第２静摩擦係数μ２を変えることができる。
【0064】
例えば、セパレータ２７の空孔率εを大きくすることで、第１接触面２７Ｓ１に開口が位置する孔部の分だけ第１接触面２７Ｓ１のなかで正極接触面２１Ｓと接する実効的な面積が小さくなる。同時に、第２接触面２７Ｓ２に開口が位置する孔部の分だけ第２接触面２７Ｓ２のなかで負極接触面２４Ｓと接する実効的な面積が小さくなる。したがって、セパレータ２７の空孔率εを大きくすることで、第１静摩擦係数μ１及び第２静摩擦係数μ２の両方を小さくすることができる。反対に、セパレータ２７の空孔率εを小さくすることで、第１静摩擦係数μ１及び第２静摩擦係数μ２の両方を大きくすることができる。
【0065】
［実施形態の効果］
上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）第２静摩擦係数μ２を０．６０以上とすることで、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、充電時にセパレータ２７が負極合剤層２６と密着した状態を維持しながら負極板２４の厚さの増加に追従して伸びる。これにより、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることを抑制できる。
上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）第２静摩擦係数μ２を０．６０以上とすることで、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、充電時にセパレータ２７が負極合剤層２６と密着した状態を維持しながら負極板２４の厚さの増加に追従して伸びる。これにより、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることを抑制できる。
【0066】
（２）第１静摩擦係数μ１を０．５０以下とすることで、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、充電時に正極側静摩擦力Ｆ４によってセパレータ２７の変形が阻害され難くなる。これにより、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることを好適に抑制できる。
【0067】
（３）第１静摩擦係数μ１を０．３０以上とすることで、電極体２０の製造時において、正極板２１及びセパレータ２７の一方が他方に対して蛇行した状態で捲回されることを抑制できる。したがって、リチウムイオン二次電池１０の歩留まりを向上できる。
【0068】
（４）正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１が０．５μｍ以上０．７μｍ以下、かつ、第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２が０．５μｍ以上０．７μｍ以下であることで、第１静摩擦係数μ１を０．３０以上０．５０以下の範囲に制御することができる。
【0069】
（５）負極接触面２４Ｓの表面粗さＲａ３が０．６μｍ以上０．８μｍ以下、かつ、第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４が０．５μｍ以上０．７μｍ以下であることで、第２静摩擦係数μ２を０．６０以上の範囲に制御することができる。
【0070】
［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、以下に示す変更例は、技術的に矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、以下に示す変更例は、技術的に矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【0071】
・第２静摩擦係数μ２が０．６０以上になるのであれば、負極接触面２４Ｓの表面粗さＲａ３が０．６μｍ未満であってもよいし、０．８μｍ超であってもよい。また、第２静摩擦係数μ２が０．６０以上になるのであれば、第２接触面２７Ｓ２の表面粗さＲａ４が０．５μｍ未満であってもよいし、０．７μｍ超であってもよい。
【0072】
・第１静摩擦係数μ１が少なくとも０．５０以下になるのであれば、正極接触面２１Ｓの表面粗さＲａ１が０．５μｍ未満であってもよいし、０．７μｍ超であってもよい。第１静摩擦係数μ１が少なくとも０．５０以下になるのであれば、第１接触面２７Ｓ１の表面粗さＲａ２が０．５μｍ未満であってもよいし、０．７μｍ超であってもよい。
【0073】
・電極体２０の製造時において、正極板２１及びセパレータ２７の一方が他方に対して蛇行した状態で捲回されないように制御できるのであれば、第１静摩擦係数μ１が０．３０未満でもよい。また、正極板２１及びセパレータ２７の一方が他方に対して蛇行が生じる場合でも、蛇行の程度が製品機能に影響を与えない、もしくは、外観検査等によって蛇行が生じていない電極体２０を選別できるのであれば、第１静摩擦係数μ１が０．３０未満でもよい。
【0074】
・非水二次電池としてリチウムイオン二次電池１０を例示したが、充電時に負極活物質が膨張する非水二次電池であれば本発明を適用できる。また、負極活物質として、黒鉛形の材料を例示したが、シリコン系の負極活物質を用いた非水二次電池であっても、充電時に負極活物質が膨張するため、本発明を適用できる。
【0075】
・リチウムイオン二次電池１０は、自動搬送機や荷役用の特殊自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車等の他、コンピュータ、その他の電子機器に搭載されるものであってもよく、これ以外のシステムを構成するものであってもよい。例えば、船舶、航空機等の移動体に設けられるものであってもよく、発電所から変電所等を介して二次電池が設置されたビルや家庭等に電力を供給する電力供給システムであってもよい。
【0076】
［実施例］
以下、図８を参照して、実施例１～４及び比較例１～４について説明する。なお、以下の実施例は、上記実施形態の効果を説明するための一例であって、本発明を限定するものではない。
以下、図８を参照して、実施例１～４及び比較例１～４について説明する。なお、以下の実施例は、上記実施形態の効果を説明するための一例であって、本発明を限定するものではない。
【0077】
［実施例１］
図８に示すように、実施例１では、第１静摩擦係数μ１が０．３０、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された電極体２０を用いてリチウムイオン二次電池１０を製造した。なお、実施例１では、同一の正極板２１、負極板２４、及びセパレータ２７を用いた４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
図８に示すように、実施例１では、第１静摩擦係数μ１が０．３０、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された電極体２０を用いてリチウムイオン二次電池１０を製造した。なお、実施例１では、同一の正極板２１、負極板２４、及びセパレータ２７を用いた４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
【0078】
［実施例２］
実施例２では、第１静摩擦係数μ１が０．５０、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
実施例２では、第１静摩擦係数μ１が０．５０、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
【0079】
［実施例３］
実施例３では、第１静摩擦係数μ１が０．５０、第２静摩擦係数μ２が０．９０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
実施例３では、第１静摩擦係数μ１が０．５０、第２静摩擦係数μ２が０．９０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
【0080】
［実施例４］
実施例４では、第１静摩擦係数μ１が０．２５、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。なお、実施例４において、試料３では、電極体２０の製造時において、正極板２１がセパレータ２７に対して蛇行した状態で捲回されたことが確認された。
実施例４では、第１静摩擦係数μ１が０．２５、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。なお、実施例４において、試料３では、電極体２０の製造時において、正極板２１がセパレータ２７に対して蛇行した状態で捲回されたことが確認された。
【0081】
［比較例１］
比較例１では、第１静摩擦係数μ１が０．６０、第２静摩擦係数μ２が０．９０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
比較例１では、第１静摩擦係数μ１が０．６０、第２静摩擦係数μ２が０．９０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
【0082】
［比較例２］
比較例２では、第１静摩擦係数μ１が０．６０、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
比較例２では、第１静摩擦係数μ１が０．６０、第２静摩擦係数μ２が０．６０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
【0083】
［比較例３］
比較例３では、第１静摩擦係数μ１が０．６０、第２静摩擦係数μ２が０．４０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
比較例３では、第１静摩擦係数μ１が０．６０、第２静摩擦係数μ２が０．４０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
【0084】
［比較例４］
比較例４では、第１静摩擦係数μ１が０．５０、第２静摩擦係数μ２が０．４０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
比較例４では、第１静摩擦係数μ１が０．５０、第２静摩擦係数μ２が０．４０となるように作製された４つの電極体２０を作製した後、試料１～試料４の４つのリチウムイオン二次電池１０を製造した（ｎ＝４）。
【0085】
［リチウム析出耐性評価］
実施例１～４及び比較例１～４で製造した試料１～４の各々について、偏平部３１において充電時に金属リチウムが析出する第１臨界電流値Ｉ１と、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において充電時に金属リチウムが析出する第２臨界電流値Ｉ２とを測定した。なお、第２臨界電流値Ｉ２としては、上湾曲部３２及び下湾曲部３３の少なくとも一方において、充電時に金属リチウムが析出する電流値を採用した。そして、第１臨界電流値Ｉ１に対する第２臨界電流値Ｉ２の割合である析出限界電流比をＩ２／Ｉ１×１００（％）として算出した。また、実施例１～４及び比較例１～４で製造した何れの試料においても、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、ＳＯＣ１０％からＳＯＣ９０％まで充電したときの負極合剤層２６の厚さの増加率が１．１倍以上１．２倍以下であった。
実施例１～４及び比較例１～４で製造した試料１～４の各々について、偏平部３１において充電時に金属リチウムが析出する第１臨界電流値Ｉ１と、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において充電時に金属リチウムが析出する第２臨界電流値Ｉ２とを測定した。なお、第２臨界電流値Ｉ２としては、上湾曲部３２及び下湾曲部３３の少なくとも一方において、充電時に金属リチウムが析出する電流値を採用した。そして、第１臨界電流値Ｉ１に対する第２臨界電流値Ｉ２の割合である析出限界電流比をＩ２／Ｉ１×１００（％）として算出した。また、実施例１～４及び比較例１～４で製造した何れの試料においても、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、ＳＯＣ１０％からＳＯＣ９０％まで充電したときの負極合剤層２６の厚さの増加率が１．１倍以上１．２倍以下であった。
【0086】
なお、析出限界電流比が１００％に近いほど、上湾曲部３２及び下湾曲部３３におけるリチウム析出耐性が、偏平部３１におけるリチウム析出耐性と同等であることを意味する。したがって、析出限界電流比が１００％に近いほど、上湾曲部３２及び下湾曲部３３において、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることが抑制された状態であることを意味する。
【0087】
［評価結果］
図８に示すように、実施例１～３では、試料１～試料４の何れにおいても析出限界電流比が１００％であった。したがって、第１静摩擦係数μ１が０．３０以上０．５０以下、かつ、第２静摩擦係数μ２が０．６０以上を満たす水準では、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることが抑制された状態であることが確認された。
図８に示すように、実施例１～３では、試料１～試料４の何れにおいても析出限界電流比が１００％であった。したがって、第１静摩擦係数μ１が０．３０以上０．５０以下、かつ、第２静摩擦係数μ２が０．６０以上を満たす水準では、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されることが抑制された状態であることが確認された。
【0088】
一方、実施例４では、試料１，２，４では析出限界電流比が１００％であったが、試料３では析出限界電流比が９７％であった。実施例４の試料３における第２臨界電流値Ｉ２の低下は、電極体２０の製造時に正極板２１がセパレータ２７に対して蛇行した状態で捲回されたことに伴う抵抗の増加に起因すると考えられる。以上の結果から、第１静摩擦係数μ１を０．３０以上とすることで、電極体２０の製造時において、正極板２１及びセパレータ２７の一方が他方に対して蛇行した状態で捲回されること、及びそれに伴う抵抗の増加を抑制できることが確認された。
【0089】
比較例１では、析出限界電流比が９４％～９５％程度であった。比較例２では、析出限界電流比が８９％～９１％程度であった。比較例３では、析出限界電流比が８０％～８１％程度であった。比較例１～３は、第１静摩擦係数μ１が０．６０であるため、実施例１～４と比較して正極側静摩擦力Ｆ４が相対的に大きい水準である。そのため、比較例１～３における第２臨界電流値Ｉ２の低下は、正極側静摩擦力Ｆ４によってセパレータ２７の変形が阻害されることで、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成されたことに起因すると考えられる。また、第２静摩擦係数μ２が小さくなる程、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が形成され易くなるため、比較例１～３の順に析出限界電流比が低くなったものと考えられる。
【0090】
比較例４では、析出限界電流比が９６％～９７％程度であった。比較例４は、第２静摩擦係数μ２が０．４０であるため、実施例１～４と比較して負極側静摩擦力Ｆ２が相対的に小さい水準である。そのため、比較例４における第２臨界電流値Ｉ２の低下は、セパレータ２７が充電時における負極板２４の変形に追従できずに、負極板２４とセパレータ２７との間に隙間が生じたことに起因するものと考えられる。
【符号の説明】
【0091】
１０…リチウムイオン二次電池
１１…ケース
１１Ａ…側壁
２０…電極体
２１…正極板
２１Ｓ…正極接触面
２２…正極基材
２３…正極合剤層
２４…負極板
２４Ｓ…負極接触面
２５…負極基材
２６…負極合剤層
２７…セパレータ
２７Ｓ１…第１接触面
２７Ｓ２…第２接触面
３１…偏平部
３２…上湾曲部
３３…下湾曲部
１１…ケース
１１Ａ…側壁
２０…電極体
２１…正極板
２１Ｓ…正極接触面
２２…正極基材
２３…正極合剤層
２４…負極板
２４Ｓ…負極接触面
２５…負極基材
２６…負極合剤層
２７…セパレータ
２７Ｓ１…第１接触面
２７Ｓ２…第２接触面
３１…偏平部
３２…上湾曲部
３３…下湾曲部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】